Главная стр 1
скачать

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра ЭПП




Типовой расчет

по курсу:

«Энергосиловое оборудование промышленных предприятий»
Студент: Миронов И.В.

Группа: ЭЛ-08-03

Преподаватель: Быстрицкий Г.Ф.
Москва, 2007 г.
Задание №1.
На основании исходных данных произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя и определить основные конструктивные размеры.

Исходные данные на расчет приведены в таблице 1.

Таблица 1.


Тип подогревателя

Пароводяной

Температура воды t//в/t/в

152/72

Давление пара, МПа

1,4

Энтальпия пара, кДж/кг

2788

Температура пара, С

194

Тепловая мощность аппарата, кВт

18500


Расчет задания №1.

Для аппаратов с изменением агрегатного состояния одного из теплоносителей (пароводяных) уравнение теплового баланса имеет вид:



, где

Q — тепловая производительность аппарата, Q = 18 500 кВт;

D — расход теплоносителя, изменяющего агрегатное состояние (пара), кг/с;

i1 — энтальпия пара, кДж/кг;

ik –– энтальпия конденсата, кДж/кг;

— коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (для

теплообменников = 0,97).

Из уравнения теплового баланса определим расход пара:

Энтальпия конденсата равна:

, где

— температура конденсата, = = 194°С;

— теплоемкость конденсата, определяем по данным таблицы 3 [1],

для = 194°С ; = 4,506;



.

Определим расход пара:



кг/с.

Для расчета поверхности нагрева подогревателя необходимо определить температурный напор :


, где

— наибольший перепад температур, = 194 – 72 = 122°С;

— наименьший перепад температур, = 194 – 152 = 42°С.

Отношение / = 122/42 = 2,9 > 2, следовательно, воспользоваться

упрощенной формулой для расчета температурного напора мы не можем.

Рассчитаем по приведенной выше формуле:



°С.

Термическое сопротивление загрязнений, отлагающихся на поверхности нагрева с обеих сторон:



, где

, — толщины слоев загрязнений (м);

, — коэффициенты теплопроводности слоев загрязнений .

Для стальных труб с теплоносителями «пар — сетевая вода» термическое

сопротивление загрязнений равно:

2К)/Вт.

Температура стенки трубы со стороны пара:



, где

— температура насыщенного пара при расчетном давлении в

подогревателе, = 194 °С; — среднеарифметическое значение температуры воды в трубах, = (152 + 72)/2 = 112°С.



°С.

Средняя температура пленки конденсата:



°С.

По таблице 2.2 [1] и средней температуре пленки = 173 °С найдем

значения коэффициентов А, В, С, D:

А = 11418; В = 39820;

С = 10160; D = 0,007105.

Для определения фактической температуры стенки трубы необходимо

знать характер течения пленки конденсата. Его можно определить из

соотношения и . Величина определяется:



= 395 D/h, где

D — коэффициент (см. выше), D = 0,007105;

h — высота трубного пучка (длина трубки между трубными досками), h = 3 м;

= 0,007105/3 = 0,935°С.

Разность температур между стенкой трубы и паром = 42°С > = 0,935°С, следовательно характер течения пленки конденсата – смешанный.

Определим коэффициент внешней теплоотдачи от пара к стенке. Для

расчета этого коэффициента в подогревателях с трубами из углеродистой стали вводится коэффициент 0,8, который учитывающий шероховатость труб, увеличивающую толщину конденсатной пленки и снижающую коэффициент теплоотдачи.



, где

В, С — коэффициенты, выражающие значение комплекса величин и являющиеся

функциями от температуры пленки конденсата (см. выше);

h — высота трубного пучка (длина трубы между трубными досками);



— разность температур между паром и стенкой трубы, = =

= 194 – 153 = 41°С.



Коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны стенки рассчитывается по следующей формуле:



,где

В — коэффициент, определяемый по зависимости, представленной на стр. 22 [1],

В = 12,2;

— скорость воды в трубах, = 1 м/с;

— плотность воды при температуре 112°С, находим из таблицы 3 [1],

= 950,9 кг/м3;

d — внутренний гидравлический диаметр, d = 0,016 м.



.

Уточним температуру стенки трубы с учетом и .



°С.

Определим погрешность между найденными температурами стенки:



= 3,5% < 5%, то есть расхождение между предварительным и найденным значением не превышает допустимой погрешности, и новый расчет проводить не требуется.

Определим общий коэффициент теплопередачи:



, где

и — коэффициенты теплоотдачи с двух сторон трубы;

— толщина стенки трубы, = 0,002 м;

— коэффициент теплопроводности стальной трубы, = 58 Вт/(м);

— термическое сопротивление слоя загрязнений, отлагающихся на

поверхности нагрева с обеих сторон, = 0,00026 (м2·К)/Вт.



Вт/(м2).

Из уравнения теплопередачи найдем поверхность нагрева пароводяного подогревателя:

Н = Q/(К), где

Q — тепловая производительность аппарата Q= 18500 кВт;

К — общий коэффициент теплопередачи, К = 1695 Вт/(м2);

— температурный напор, = 75,02 °С.

Н = 18500000/(1695·75,02) = 145,49 м2.

Расход воды:

, где

Q — тепловая производительность аппарата, Q = 18500 кВт;



— теплоемкость воды при t = 112 °С, С2 = 4,275 кДж/(кг К);

,— начальная и конечная температура воды, = 72°С, = 152°С.

кг/с

Найдем объемный расход воды:

V = G/ = 54,1/950,9 = 0,0569 м3

Суммарное сечение труб:

F = V/, где

V — объемный расход воды, V = 0,0569 м3/с;



— скорость воды в трубах, = 1 м/с;

F = 0,0569/1=0,0569 м2.

Сечение одной трубы:

м2.

Число труб:



;

Примем n = 612/2 = 306 шт. при ромбическом расположении труб, число ходов трубок z = 2.

Наружный диаметр трубки:

мм.

Шаг трубок:



мм.

Относительное значение диаметра трубной решетки в зависимости от числа трубок:



мм.

Внутренний диаметр корпуса:



,где

R=150 мм — кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом.



мм

Длина трубок:

, где

H — поверхность нагрева, м2;

dср — средний диаметр трубки, dср = (0,020-0,016)/2=0,018 м;

n — число трубок в одном ходу;

z — число ходов.

м.

Соотношение , такое значение вполне допустимо

и рассчитанный пароводяной подогреватель может использоваться в любой

водогрейной отопительной котельной.


Задание №2.
На основании заданного вида топлива произвести тепловой баланс котельного агрегата и определить КПД котла.

Исходные данные представлены в табл.2 и табл.3.

Таблица 2.


Параметр

Значение

Вид топлива

Г1 (табл.4[1])

Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах,

1,35

Таблица 3.



Наименование газопровода

Объемный состав газа, %

Теплота сгорания

низшая


,мДж/м3

Плотность

, кг/м3

СH4

С2H6

С3H8

С4H10

С5H12 и более

тяжелые углеводороды



N2

СO2

Саратов-Москва

78,2

4,4

2,2

0,7

0,2

14,2

0,1

34,2

0,879


Расчет задания №2.

По формулам, представленным в таблице 3.1 [1], определим объемы

воздуха и продуктов полного сгорания. Влагосодержание воздуха примем

d =10 г/м3, коэффициент избытка воздуха = 1,2-1,25 — принимаем = 1,2.

Расчет параметров продуктов сгорания.

Теоретически необходимое количество воздуха:



, где:

dВ – 10 г/м3 - влагосодержание воздуха;



=8,8825 нм3/ нм3.

Действительное количество воздуха:

, где:

– коэффициент избытка воздуха;

нм3/ нм3

Количество продуктов полного сгорания:



=1,116 нм3/ нм3;



=1,963 нм3/ нм3;



=0,373 нм3/ нм3;

=8,563 нм3/ нм3.

Полный объем продуктов сгорания:



= 12,015 нм3/ нм3.

Процентный состав продуктов сгорания:

;

;

;

.

Энтальпии уходящих газов по приложению 6[1] стр.43, (температура уходящих газов принимается равной 150 оС):



;

;

;

.

Энтальпии продуктов сгорания:





=2493,5 кДж/нм3.
Тепловой баланс котельного агрегата.

Уравнение теплового баланса котельного агрегата, в качестве топлива для которого используется природный газ:



, где

— располагаемая теплота; — теплота, полезно воспринятая в котельном агрегате; — потери тепла с уходящими газами; — потери от химического недожога топлива; — потери тепла в окружающую среду;

При составлении уравнения теплового баланса не учитывались составляющие — потери от механического недожога топлива и Q6 — потери с физическим теплом жидкого шлака, т.к. они равны нулю для котельного агрегата на газообразном топливе.

По таблице приложения 5[1] для газа Г1:

кДж/м3,

где — низшая теплота сгорания, =34,2·103 кДж/кг

ρ — плотность газа, ρ=0,879 кг/ м3

Приняв располагаемое рабочее тепло за 100%, представим уравнение

теплового баланса в виде:

100% = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = q1 + .

Потери тепла от химической неполноты сгорания q3 определим по таблице 3.2[1] для камерной топки на природном газе:

q3 = 1%

Потеря тепла с уходящими газами определяется следующим образом:

где

–– энтальпия уходящих газов, = 2493,5 кДж/нм3;

— коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, = 1,38;

— энтальпия холодного воздуха, проникающего в топку и газоходы из-за разности давлений, = , энтальпия сухого воздуха, по табл. 6 [1]:

= 26кДж/м3,

=8,8825= 230,95кДж/кг;

%.

Потери тепла котельным агрегатом в окружающую среду q5 найдем по

графику рис.3.2 из [1], при паропроизводительности D = 9,966 кг/с (см. выше):

q5 = 1%.


Далее определим брутто коэффициент полезного действия котельного

агрегата:



= q1 = 100 – = 100 – = 100 – (7,235 + 1 + 1) = 90,77%

Выбор котельного агрегата.

Выберем котельный агрегат по следующим параметрам (табл. 7 [1]):


Параметры

Расчетные

Стандартные

Давление пара, МПа

1,4

1,4

Энтальпия, кДж/кг

2788

2788

Температура пара,

194

194

Темп. питательной воды,

112

100

Паропроизводительность, кг/с

9,966

9,72

Выбираем котельный агрегат марки Е ­­– 35 – 14.





А-А


Поверхность нагрева Н = 145,49 м2;

Число труб в одном ходу в теплообменнике n = 306;

Число ходов z = 2;

Наружный/внутренний диаметр трубки d = 20/16 мм.
Рис.2. Кожухотрубчатый теплообменник.
Список литературы


  1. «Энергоснабжение промпредприятий», учебное пособие, Быстрицкий Г.Ф., М.: МЭИ, 1984г.

  2. «Энергосиловое оборудование промышленных предприятий»,

Г.Ф. Быстрицкий, М.: Издательский центр «Академия», 2003г.





скачать


Смотрите также:
Типовой расчет по курсу: «Энергосиловое оборудование промышленных предприятий»
107.39kb.
Геодезический контроль инженерных объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов
1815.08kb.
Проектов инновационных предприятий города Калуги
185.09kb.
Ргоу нпо «Профессиональное училище №3 г. Алатырь» за 2008 год
468.28kb.
Типовой расчет домашних работ Требования к домашней работе
253.31kb.
Стратегия как необходимое условие устойчивого развития промышленных предприятий республики мордовия в условиях кризиса
69.97kb.
Результаты исследования загрязнения почв территории промышленных предприятий и селитебной зоны города Калуги тяжёлыми металлами
157.13kb.
Типовой расчет №3
456.21kb.
Технологическая часть
87.32kb.
Билеты к экзамену по энергосиловому оборудованию промышленных предприятий
36.43kb.
Рефератов по курсу «Экономика малых предприятий»
12.14kb.
Международные стандарты финансовой отчетности
92.29kb.