Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплогенерирующие установки.doc
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 570
Скачиваний: 13
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
м/с.
- плотность нагреваемой воды (по табл. П5 [12]), взятая при средней температуре нагреваемого теплоносителя, которая рассчитывается по формуле: где 
В соответствии с полученной величиной fтр из [7], [11] выбираем необходимый типоразмер пароводяного водоподогревателя. Для температурного режима 70оС/150оС используются четырехходовые подогреватели.
1кг/с=3,6 т/ч
Расход теплоты Qб, МВт (пара для нагрева сетевой воды в бойлерной):
13,95 Мвт=12,0 Гкал,- температурный график 150/70
Выбор пароводяного подогревателя можно определить по графику: 1.- в зависимости от теплового потока на пароводяной подогреватель или по расходу сетевой воды. проходящей через этот подогреватель (ОСТ 108.271.105-76 Приложение 1.), при
кг/с =149,0 т/ч или по
по кривой с температурным графиком 150/70 (см. файл. График выбора типоразмера подогревателя)
ПП 1-108-0,7-4 (подогреватель пароводяной с элллептическим днищем, с поверхностью теплообмена 108,0 м3, рабочее давление греющего пара 0,7 МПа, четырех ходовой).
Наружный диаметр корпуса (
Длина трубок
Поверхность поверхности нагрева секции
Количество трубок
Сечение для прохода воды
Для выбранного типоразмера пароводяного подогревателя определяем фактические скорости воды в трубках
и межтрубном пространстве
по формулам:
Фактические скорости воды в трубках:
ωтр = (1,0 ÷ 2,0 м/с.) – оптимальная скорость воды
Фактические скорости воды в межтрубном пространстве:
- плотность греющего теплоносителя по П.5[12], взятая при средней температуре греющего теплоносителя, которая рассчитывается по формуле:
где
– наружный диаметр корпуса
dвн– внутренний диаметр трубок, трубки латунные, мм,
,
- количество трубок
(скорость пара очень мала, недостатки горизонтальных паровых водоподогревателей)
Особенностью пароводяных водонагревателей является то, что теплопередача от пара к стенке сопровождается его конденсацией при постоянном давлении и температуре, т.е. tгр=const.
Коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2∙0С), от конденсирующегося пара к стенкам труб определяется по эмпирической зависимости:
где
tн – температура насыщения пара, находим по свойствам воды на линии насыщения, при Рпара=0,7МПа (Приложение 5[12])
– количество трубок в теплообменнике,
- температура стенки трубы, 0C.
Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде α2, Вт/(м2·0С):
Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде α2, Вт/(м2·0С):
Коэффициент теплопередачи 
, Вт/(м2·0С) рассчитываем по формуле:
Поверхность нагрева пароводяного подогревателя находим из уравнения:
Величина
, Вт, находится из уравнения теплового баланса для соответствующего теплообменника.
- тепловая мощность теплообменника (пароводяного подогревателя), Вт;
где 
- теплоемкость воды, принимается при средних температурах воды в теплообменнике (Приложение 5,[12]);
- температура прямой сетевой воды t1, 0С на выходе из подогревателей сетевой воды.
-большая разность температур;
- меньшая разность температур.
Средний логарифмический температурный напор в пароводяном (ПВП) теплообменнике
Р
сетевая
ис.6 . Температурный напор в пароводяном теплообменнике (ПВП), (движение сред (сетевая вода – пар-конд.) противоточное.
Рассчитывается число пароводяных подогревателей секций
пароводяного водоподогревателя по формуле:
где fсек =Fнагр -площадь нагрева одного подогревателя одной секции,
берём в соответствии с выбранным типом водоподогревателя). 
=
(См. ранее расчет расхода теплоты на отопление вентиляцию, кондиционирование и горячее водоснабжение, МВт, для максимально зимнего режима работ котлов)
3. Аэродинамический расчет тракта дымовых газов
В современных теплогенерирующих установках продукты сгорания, выбрасываемые из дымовой трубы, имеют достаточно низкую температуру, а газовоздушный тракт - значительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому такие установки не могут работать на использовании естественной тяги, в них должна быть использована искусственная тяга, создаваемая с помощью дутьевых вентиляторов и дымососов. Длят нашего расчета имеет место следующая схемы газовоздушого тракта теплогенерирующей установки:
- с подачей воздуха вентилятором и удалением продуктов сгорания дымососом и трубой (котлы с уравновешенной тягой).
Рис.10. Разрез производственно-отопительной котельной с котлами малой мощности с газовоздущным трактом:
1-воздуховод; 2-кронштейн; 3- дутьевой вентилятор; 4-горелочное устройство; 5-котел; 6-верхний барабан котла; 7-экономайзер; 8-газоход; 9-дымосос; 10-взрывной клапан; 11-дымовая труба.
Задачей аэродинамического расчета газовоздушного тракта котла в случае использования искусственной тяги является определение аэродинамических сопротивлений воздушного и газового трактов и подбор требуемых дутьевого вентилятора и дымососа, а также расчет минимально требуемой высоты дымовой трубы, исходя из условий рассеивания вредных выбросов в атмосферном воздухе. Расчеты газовоздушного тракта проводим лишь после того, как сделан тепловой расчет котла и определены температуры и расходы воздуха и продуктов сгорания по всему газовоздушному тракту. Тягодутьевое оборудование теплогенерирующей установки рассчитывается на максимальную тепловую нагрузку котла с целью обеспечения его нормальной работы при всех возможных режимах.
Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла следует вести в соответствии с требованиями нормативного метода, изложенного в […], но такой расчет является достаточно сложным и требует большого объема вычислений. В связи с этим при выполнении курсовой работы при проектировании теплогенерирующих установок ограничиваемся выполнением упрощенного аэродинамического расчета газовоздушного тракта котла. Суть такого расчета в том, что сопротивление отдельных элементов котла не рассчитываем, а принимаем по справочной литературе. Расчету подвергаем только те участки газовоздушного тракта котла, данные, по аэродинамическим сопротивлениям которых отсутствуют в справочной литературе.
При проектировании теплогенерирующей установки дутьевые вентиляторы и дымососы располагают на нулевой отметке. На котлах малой и средней мощности используются один дутьевой вентилятор и один дымосос, при этом на котельную предусматривается одна дымовая труба.
Метод аэродинамического расчета котельных установок используется для подсчета газовых и воздушных сопротивлений и для выбора дымовых труб и тягодутьевых устройств.
При аэродинамических расчетах определяют перепады давлений на газовоздушных трактах подсчетом их сопротивлений и возникающей на данном участке или в установке самотяги.
Рис. 11. Расчетная схема газового тракта теплогенерирующей установки
1 – котлы; 2 – дымовая труба; 3 –дымовой боров.
Когда теплоноситель не изменяет агрегатного состояния, расчет аэродинамики состоит из определения суммы потерь напора в местных сопротивлениях и потерь напора на трение:
.
Сопротивление трения возникает из-за действующих в потоке газов сил трения между частицами при движении их в канале и может быть рассчитано по известной формуле:
Потери напора на трение, Па определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:
где
– коэффициент сопротивления трением, зависящий при турбулентном режиме от шероховатости, а при ламинарном и турбулентном от числа Рейнольдса;
– длина участка, м; 
– плотность газа, кг/м3; 
– средняя скорость потока, м/с;
– эквивалентный диаметр, м; 
– ускорение свободного падения, м/с².
8
9
Рис. 12. Аксонометрическая схема газовоздушного тракта котла типа ДЕ:
1 –подача воздуха; 2 - дутьевой вентилятор; 3 - горелка; 4 - котел; 5 - дымосос; 7 - коллектор; 6 - дымовая труба; 7 –выход дымовых газов; 8 - экономайзер; 9- коллектор.
0-0-граница раздела воздушного и газового трактов котла; I уч; II уч.- номера участков газового тракта
Потери напора в местных сопротивлениях складываются из падения давления в запорных задвижках, коллекторах, поворотах каналов, ответвлениях, переходах, там, где изменяются скорости и направления потока
Часовой объем дыма от одного котельного агрегата по формуле:
действительное количество дымовых газов при средней величине избытка воздуха, (
) в газоходе (в экономайзере, по данным теплового расчета котла ДЕ-16-1,4 –ГМ), м³/кг;
- расчетный расход топлива;
- плотность газового топлива, кг/м3,определяем по следующей формуле:
где
– коэффициент избытка воздуха;
– теоретически объем воздуха для горения .
.- плотность сухого природного газа, кг/м3;
– содержание влаги в топливе.
Для действительных условий плотность газовоздушной смеси определяется по формуле:
,
- плотность нагреваемой воды (по табл. П5 [12]), взятая при средней температуре нагреваемого теплоносителя, которая рассчитывается по формуле: где В соответствии с полученной величиной fтр из [7], [11] выбираем необходимый типоразмер пароводяного водоподогревателя. Для температурного режима 70оС/150оС используются четырехходовые подогреватели.
1кг/с=3,6 т/ч
Расход теплоты Qб, МВт (пара для нагрева сетевой воды в бойлерной):
13,95 Мвт=12,0 Гкал,- температурный график 150/70
Выбор пароводяного подогревателя можно определить по графику: 1.- в зависимости от теплового потока на пароводяной подогреватель или по расходу сетевой воды. проходящей через этот подогреватель (ОСТ 108.271.105-76 Приложение 1.), при
кг/с =149,0 т/ч или по по кривой с температурным графиком 150/70 (см. файл. График выбора типоразмера подогревателя)ПП 1-108-0,7-4 (подогреватель пароводяной с элллептическим днищем, с поверхностью теплообмена 108,0 м3, рабочее давление греющего пара 0,7 МПа, четырех ходовой).
Наружный диаметр корпуса (
Длина трубок
Поверхность поверхности нагрева секции
Количество трубок
Сечение для прохода воды
Для выбранного типоразмера пароводяного подогревателя определяем фактические скорости воды в трубках
и межтрубном пространстве по формулам:Фактические скорости воды в трубках:
ωтр = (1,0 ÷ 2,0 м/с.) – оптимальная скорость воды
Фактические скорости воды в межтрубном пространстве:
- плотность греющего теплоносителя по П.5[12], взятая при средней температуре греющего теплоносителя, которая рассчитывается по формуле: где
– наружный диаметр корпусаdвн– внутренний диаметр трубок, трубки латунные, мм,
, - количество трубок (скорость пара очень мала, недостатки горизонтальных паровых водоподогревателей)
Особенностью пароводяных водонагревателей является то, что теплопередача от пара к стенке сопровождается его конденсацией при постоянном давлении и температуре, т.е. tгр=const.
Коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2∙0С), от конденсирующегося пара к стенкам труб определяется по эмпирической зависимости:
где
tн – температура насыщения пара, находим по свойствам воды на линии насыщения, при Рпара=0,7МПа (Приложение 5[12])
– количество трубок в теплообменнике, - температура стенки трубы, 0C. Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде α2, Вт/(м2·0С):
Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде α2, Вт/(м2·0С):
Коэффициент теплопередачи , Вт/(м2·0С) рассчитываем по формуле: Поверхность нагрева пароводяного подогревателя находим из уравнения:
Величина
, Вт, находится из уравнения теплового баланса для соответствующего теплообменника. - тепловая мощность теплообменника (пароводяного подогревателя), Вт; где - теплоемкость воды, принимается при средних температурах воды в теплообменнике (Приложение 5,[12]);
- температура прямой сетевой воды t1, 0С на выходе из подогревателей сетевой воды. -большая разность температур; - меньшая разность температур. Средний логарифмический температурный напор в пароводяном (ПВП) теплообменнике
Р
сетевая
ис.6 . Температурный напор в пароводяном теплообменнике (ПВП), (движение сред (сетевая вода – пар-конд.) противоточное.
Рассчитывается число пароводяных подогревателей секций
пароводяного водоподогревателя по формуле: где fсек =Fнагр -площадь нагрева одного подогревателя одной секции,
берём в соответствии с выбранным типом водоподогревателя). = (См. ранее расчет расхода теплоты на отопление вентиляцию, кондиционирование и горячее водоснабжение, МВт, для максимально зимнего режима работ котлов)
3. Аэродинамический расчет тракта дымовых газов
В современных теплогенерирующих установках продукты сгорания, выбрасываемые из дымовой трубы, имеют достаточно низкую температуру, а газовоздушный тракт - значительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому такие установки не могут работать на использовании естественной тяги, в них должна быть использована искусственная тяга, создаваемая с помощью дутьевых вентиляторов и дымососов. Длят нашего расчета имеет место следующая схемы газовоздушого тракта теплогенерирующей установки:
- с подачей воздуха вентилятором и удалением продуктов сгорания дымососом и трубой (котлы с уравновешенной тягой).
Рис.10. Разрез производственно-отопительной котельной с котлами малой мощности с газовоздущным трактом:1-воздуховод; 2-кронштейн; 3- дутьевой вентилятор; 4-горелочное устройство; 5-котел; 6-верхний барабан котла; 7-экономайзер; 8-газоход; 9-дымосос; 10-взрывной клапан; 11-дымовая труба.
Задачей аэродинамического расчета газовоздушного тракта котла в случае использования искусственной тяги является определение аэродинамических сопротивлений воздушного и газового трактов и подбор требуемых дутьевого вентилятора и дымососа, а также расчет минимально требуемой высоты дымовой трубы, исходя из условий рассеивания вредных выбросов в атмосферном воздухе. Расчеты газовоздушного тракта проводим лишь после того, как сделан тепловой расчет котла и определены температуры и расходы воздуха и продуктов сгорания по всему газовоздушному тракту. Тягодутьевое оборудование теплогенерирующей установки рассчитывается на максимальную тепловую нагрузку котла с целью обеспечения его нормальной работы при всех возможных режимах.
Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котла следует вести в соответствии с требованиями нормативного метода, изложенного в […], но такой расчет является достаточно сложным и требует большого объема вычислений. В связи с этим при выполнении курсовой работы при проектировании теплогенерирующих установок ограничиваемся выполнением упрощенного аэродинамического расчета газовоздушного тракта котла. Суть такого расчета в том, что сопротивление отдельных элементов котла не рассчитываем, а принимаем по справочной литературе. Расчету подвергаем только те участки газовоздушного тракта котла, данные, по аэродинамическим сопротивлениям которых отсутствуют в справочной литературе.
При проектировании теплогенерирующей установки дутьевые вентиляторы и дымососы располагают на нулевой отметке. На котлах малой и средней мощности используются один дутьевой вентилятор и один дымосос, при этом на котельную предусматривается одна дымовая труба.
Метод аэродинамического расчета котельных установок используется для подсчета газовых и воздушных сопротивлений и для выбора дымовых труб и тягодутьевых устройств.
При аэродинамических расчетах определяют перепады давлений на газовоздушных трактах подсчетом их сопротивлений и возникающей на данном участке или в установке самотяги.
Рис. 11. Расчетная схема газового тракта теплогенерирующей установки
1 – котлы; 2 – дымовая труба; 3 –дымовой боров.
Когда теплоноситель не изменяет агрегатного состояния, расчет аэродинамики состоит из определения суммы потерь напора в местных сопротивлениях и потерь напора на трение:
.Сопротивление трения возникает из-за действующих в потоке газов сил трения между частицами при движении их в канале и может быть рассчитано по известной формуле:
Потери напора на трение, Па определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:
где
– коэффициент сопротивления трением, зависящий при турбулентном режиме от шероховатости, а при ламинарном и турбулентном от числа Рейнольдса; – длина участка, м; – плотность газа, кг/м3; – средняя скорость потока, м/с; – эквивалентный диаметр, м; – ускорение свободного падения, м/с². 8
9
Рис. 12. Аксонометрическая схема газовоздушного тракта котла типа ДЕ:
1 –подача воздуха; 2 - дутьевой вентилятор; 3 - горелка; 4 - котел; 5 - дымосос; 7 - коллектор; 6 - дымовая труба; 7 –выход дымовых газов; 8 - экономайзер; 9- коллектор.
0-0-граница раздела воздушного и газового трактов котла; I уч; II уч.- номера участков газового тракта
-
Определение суммы потерь напора от местных сопротивлений
Потери напора в местных сопротивлениях складываются из падения давления в запорных задвижках, коллекторах, поворотах каналов, ответвлениях, переходах, там, где изменяются скорости и направления потока
Часовой объем дыма от одного котельного агрегата по формуле:
действительное количество дымовых газов при средней величине избытка воздуха, ( ) в газоходе (в экономайзере, по данным теплового расчета котла ДЕ-16-1,4 –ГМ), м³/кг; - расчетный расход топлива; - плотность газового топлива, кг/м3,определяем по следующей формуле: где
– коэффициент избытка воздуха; – теоретически объем воздуха для горения . .- плотность сухого природного газа, кг/м3; – содержание влаги в топливе.Для действительных условий плотность газовоздушной смеси определяется по формуле:
,