Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплогенерирующие установки.doc
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 1467
Скачиваний: 25
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: гдеВ 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/чРасход теплоты Qб, МВт (пара для нагрева сетевой воды в бойлерной):13,95 Мвт=12,0 Гкал,- температурный график 150/70Выбор 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 попо 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 водыФактические 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
и межтрубном пространстве по формулам:Фактические скорости воды в трубках:ωтр = (1,0 ÷ 2,0 м/с.) – оптимальная скорость водыФактические 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