Курсовая работа (т): Тепловой расчет стационарного котла

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Тепловой расчет стационарного котла

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра энергетики и транспорта






Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Стационарные паровые и водогрейные котлы»

на тему: «Тепловой расчет стационарного котла»


Выполнила: студент

группы ВЭП-491

Гайзлер А.Ю.

Принял: доцент

кафедры энергетики

и транспорта

Пантелеев С.П.


Мурманск, 2013

Содержание

1. Характеристика котлоагрегата

. Краткая характеристика топлива. Определение энтальпий воздуха, продуктов сгорания и построение i-t диаграммы

. Поверочный тепловой расчет

.1 Предварительный тепловой баланс

.2 Расчет теплообмена в топочной камере

.3 Расчет теплообмена в конвективной испарительной поверхности нагрева

.4 Окончательный тепловой баланс котла

Список используемой литературы

1. Характеристика котлоагрегата

Рис. 1. Конструктивная схема котла

- топочная камера; 2, 13 - верхний и нижний барабаны; 3 - манометр; 4 - предохранительный клапан; 5 - питательные трубопроводы; 6 - сепарационное устройство; 7 - легкоплавкая пробка; 8 - камера догорания; 9 - перегородка; 10 - пучок кипятильных труб; 11 - трубопровод непрерывной продувки; 12 - обдувочное устройство; 14 - трубопровод периодической продувки; 15 - кирпичная стенка; 16 - коллектор

Паровой котел ДКВр-4-13 - двухбарабанный котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией.

Техническая характеристика котла ДКВР-4-13:

Паропроизводительность - 4 т/ч;

Давление пара - 1,3 МПа (13 кг/см2);

Поверхность нагрева котла:

радиационная - 21,4 м2

конвективная - 116,9 м2

общая - 138,3 м2;

Объем котла:

паровой - 2,05 м3

водяной - 5,55 м3;

Объем воды по водоуказательному стеклу - 0,84 м3;

Время испарения этого объема - 11,5 мин;

Коэффициент полезного действия при сжигании газа - 90,8%.

Расход топлива (газа) - 310 кг/ч.

Рис. 2. Схема движения продуктов горения в котле ДКВр:

Г - газ, В - воздух, ПГ - продукты горения.

Котел имеет верхний длинный и нижний короткий барабаны, расположенные вдоль оси котла. Барабаны соединены развальцованными в них гнутыми кипятильными трубами, образующими развитый конвективный пучок. Перед конвективным пучком расположена экранированная топочная камера. Трубы боковых экранов завальцованы в верхнем барабане, нижние концы экранированных труб приварены к нижним коллекторам.

Топочная камера для исключения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом разделяется кирпичной стенкой на собственно топку и камеру догорания.

По нижней образующей верхнего барабана устанавливаются две легкоплавкие пробки, предназначенные для предупреждения перегрева стенок барабана под давлением.

Ввод питательной воды в верхний барабан. Вода в водяном пространстве распределяется по перфорированной трубе. Для непрерывной продувки на верхнем барабане устанавливается штуцер, на котором смонтирована регулирующая и запорная арматура. В нижнем барабане устанавливаются перфорированная труба для периодической продувки и трубы для прогрева котла паром при растопке.

Конвективные пучки выполняются с коридорным расположением труб. Камеры, экранные и конвективные трубы изготовлены из углеродистой стали марок 10 и 20.

За котлом установлен экономайзер конструкции ВТИ, выполненный из чугунных ребристых труб с квадратными ребрами. Диаметр труб 76 мм., шаг 150 мм.

Дымовые газы удаляются дымососом ДН-10 производительностью 31000 м3/ч

Конструктивная характеристика котла:

Внутренний диаметр верхнего и нижнего барабанов - 1000 мм.

Толщина стенки барабанов - 13 мм

Длина цилиндрической части :

верхнего барабана - 5010 мм

нижнего барабана - 1800 мм

Диаметры:

передних опускных труб - 140х4,5 мм

экранных и кипятильных труб - 51х2,5 мм

Шаг труб бокового экрана - 80 мм

Число труб бокового экрана - 30*2=60

Общее число экранных труб - 80 шт.

Шаг конвективных труб, продольный×поперечный - 100×110 мм

Число конвективных труб - 320 шт.

2. Краткая характеристика топлива. Определение энтальпий воздуха, продуктов сгорания и построение i-t диаграммы.

Для расчета задано топливо - природный газ Ленинского месторождения (Тюменская обл.) следующего состава:

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

СО2

N2

95,2

1,1

0,57

0,24

0,41

1,0

1,48


Коэффициент избытка воздуха во всем газоходе котла постоянный и равен 1,2. Расчет ведем в табличной форме (см. табл.2.1).

Таблица 2.1.

№ п/п

Наименование величины

Обозначение

Единица измерения

Расчетная формула или источник определения

Расчет

Результат







Промежуточный

Окончательный

1

Теоретическое количество воздуха, необходимое для горения

м3/м3

0,0476[S(m+n/4)· ·CmHn+ +0,5CO+0,5H2+ +1,5H2C-O2]

CH4 (1+1)×95,2 C2H6 (2+1,5)×1,1 С3H8 (3+2)×0,57 С4H10 (4+2,5)×0,24 С5H12 (5+3)×0,41 0,0476×

190,4 3,85 2,95 1,56 3,28 202,04

    9,62


2

Теоретический объем азота в дымовых газах

м3/м3

0,79+0,79×9,62 1,48×0,01

7,60 0,0148

  7,61



3

Объем сухих трехатомных газов

м3/м3

0,01(CO2+CO+ +H2S+SmCmHn)

CH4 1×95,2 C2H6 2×1,1 С3H8 3×0,57 С4H10 4×0,24 С5H12 5×0,41 СО2 1

95,2 2,2 1,71 0,96 2,05 1 103,12

      1,03


4                Теоретический объем водяных паров в дымовых газах      м3/м30,01(H2S+H2+

+SCmHn+

+0,124dТП+

+1,61)CH4 2×95,2 C2H6 3×1,1 С3H8 4×0,57 С4H10 5×0,24 С5H12 6×0,41 0,124×10 1,61

,61×9,62

,01×216,4190,4

,3

,28

,2

,46

,24

15,49      2,16






 

5

Полный объем теоретического количества дымовых газов

м3/м37,61+1,03+2,1610,8






6

Коэффициент избытка воздуха

a


задан



1,2

7

Избыточный объем воздуха

м3/м3(a-1) 0,2×9,621,924






8                Действительный объем водяных паров    м3/м3+

+0,016(a-1) 2,16+0,016×1,9242,17






 

9

Полный объем продуктов сгорания

м3/м3+(a-1) 10,8+1,92412,72






10

Теоретическая энтальпия влажного воздуха






11

Объемная доля сухих трехатомных газов в продуктах сгорания-/1,03/12,720,08







12

Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания

-/2,17/12,720,17






13

Объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания

rn

-

+0,08+0,170,25




14

Давление в топке (абсолютное)

РТ

МПа

Принимается в зависимости от типа котла



0,1

15

Парциальное давление трехатомных газов

МПа РТ0,08·0,10,008






16

Парциальное давление водяных паров

МПа РТ0,17·0,10,017






17

Суммарное парциальное давление

РП

МПа

+0,008+0,0170,025





Рис. 2. Зависимость энтальпии газов от температуры

Таблица 2.2.

t, 0С         = 1,03 нм3/кг= 7,61 нм3/кг,

кДж/кгВлажный воздух,

кДж/кг,

кДж/кг








  ,

кДж/м3×градкДж/кг×град, кДж/м3×град кДж/кг×град, кДж/м3×град,кДж/кг×град,

кДж/м3×град,

кДж/кг












 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0

1,599

1,647

1,294

9,847

1,494

3,227

0

1,318

0

0,2

0

0

200

1,787

1,841

1,299

9,885

1,522

3,288

3003

1,331

2875


575

3578

400

1,929

1,987

1,316

10,015

1,566

3,383

6154

1,354

5849


1170

7324

600

2,041

2,102

1,340

10,197

1,614

3,486

9472

1,362

8955


1791

11263

800

2,131

2,195

1,367

10,403

1,668

3,603

12961

1,411

12191


2438

15399

1000

2,203

2,269

1,391

10,586

1,722

3,720

16574

1,437

15520


3104

19678

1200

2,263

2,331

1,414

10,761

1,776

3,836

20313

1,461

18935


3787

24100

1400

2,313

2,382

1,434

10,913

1,828

3,948

24141

1,483

22423


4485

28626

1600

2,355

2,426

1,452

11,050

1,876

4,052

28044

1,501

25937


5187

33232

1800

2,391

2,463

1,468

11,171

1,921

4,149

32010

1,517

29490


5898

37909

2000

2,422

2,495

1,482

11,278

1,962

4,238

36021

1,532

33091


6618

42639

2200

2,448

2,521

1,495

11,377

2,000

4,320

40080

1,546

36733


7347

47427


3. Поверочный тепловой расчет

.1 Предварительный тепловой баланс


Тепловой баланс котельного агрегата представляет равенство между поступившим в агрегат количеством тепла  и сумой полезно использованного тепла Q1 и тепловых потерь Q2, Q3, Q4, Q5 и Q6.

Тепловой баланс составляется на или 1 м3 газообразных топлив.

Общее уравнение теплового баланса


Здесь:  - располагаемое тепло топлива, кДж/(к/Дж/м3)

Q 1- полезно использованное тепло топлива, кДж/кг (кДж/м3)

Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 - тепловые потери котлом, кДж/кг (кДж/м3).

Составление предварительного теплового баланса.

Котел имеет следующие характеристики: паропроизводительность 6,5 т/ч , котел вырабатывает насыщенный пар с рабочим давлением 13 кг/см2 изб. (1,4 МПа абсолютных), влажность пара -0,01, температура питательной воды до экономайзера 30 оС, за экономайзером 30 оС, температура холодного воздуха 25 оС, температура воздуха, поступающего в топку (внешний подогрев) 110 оС. Способ сжигания топлива механический. Установлено топочное устройство ПМЗ - ЛЦР.

Ниже ведется расчет по предварительному балансу. (Табл. 3.1). На полученный в таблице 3.1 расход топлива Вр проводится расчет теплообмена всех последующих поверхностей нагрева.

Таблица 3.1 - Предварительный тепловой баланс

№ п/п

Наименование

Обоз начение

Ед. измер.

Расчетная формула или способ определения

Численные значения

Результат

1                Низшая теплота сгорания            

МДж/м3

МДж/кг

кДж/кг

,186/0,76936,186

,057

47057





 

2

Коэффициент полезного действия котла

h*

%

Принимается ориентировочно по прототипу


90

3

Потери тепла - от химической неполноты сгорания -от механического недожега -в окружающую среду - с уходящими газами

 q3 q4 q5 q2’

 % % % %

по прототипу принимается принимается принимается 100-(h + q3 + q4+ q5)

100-(90+0,5+2,4)

0,5 0 2,4 7,1

4

Коэффициент избытка воздуха

a


По заданию


1,2

5

Температура воздуха: -холодного -подогретого, поступающего в топку

tхв tгв

оС оС

По заданию


60 210

6

Средние изобарные объемные теплоемкости влажного воздуха -холодного -подогретого

схв сгв

кДж/кг град

при температурах tхв и tгв


1,322 1,332

7

Количество тепла, вносимое в топку с холодным воздухом подогретым воздухом

 Iхв Iгв

 кДж/кг кДж/кг

 1,016Vo a схв tхв 1,016Vo a сгв tгв

 1,016 *9,62* 1,2* 1,32*260 1,016*9,62 *1,2* 1,332* 210

 930 3281

8

Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе (внешний подогрев)

 Qвн

 кДж/кг

 Iгв - Iхв

 3281-930

 2351

9

Температура топлива поступающего в топку

 tmл

 оС

 принимается


 30

Источник: https://www.bibliofond.ru/detail.aspx?id=794686

Смотрите также:

31-1
Правовые основы информатизации