ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 144
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Qвп= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (61) -уравнению теплопередачи
Qвп=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (62) -уравнению теплового баланса по газу
Qвп=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (65) -уравнению теплового баланса по воздуху
Ищем:
Qвп-количество теплоты переданное воздухоподогревателю
-tух-температура уходящих газов( за воздухоподогревателем)
-tгв-температуру горячего воздуха принимаем из технической документации
Последовательность расчета такая же, что и при расчете экономайзера.
Принимаем три значения температуры уходящих газов tух, строим график зависимости Q-f(tух) по уравнению теплопередачи, имея в виду, что коэффициент загрязнения труб или термическое сопротивление-эпсилон>0 .01( м2 К/Вт) . То же делаем для уравнения теплового баланса по газу.
Графическое решение уравнений теплопередачи и теплового баланса по газу даст искомые Qвп, tух(Iух).
Из уравнения теплового баланса по воздуху определяем tгв и
Q вп. Для расчета КПД по обратному балансу при наличии воздухоподогревателя найдем q2:
q2= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.77 (85)
Iух р-Qхв-Qт
q2=-----------------------
Qнр
При расчете курсового проекта полученная паропроизводительность котла Дк ( по Qл, Qк,B, u-испарительности т-ва= Дк/В) не должна отличаться от проектной более чем на 1%, Дк= u В
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ПОВЕРХНОСТЯХ НАГРЕВА УТИЛИЗАЦИОННЫХ КОТЛОВ
Утилизационные котлы имеют особенности:
-отсутствие связи между количеством подводимой теплоты и потребностях в паре судовых потребителей
-наличие принудительной циркуляции в парообразующих поверхностях нагрева
-не определено, какая часть расхода топлива на двигатель участвует в парообразовании в утилизационных котлах
Ищем: Qук- количество теплоты, переданное поверхностям нагрева утилизационного котла
t2 - температура газов за утилизационным котлом
Дк - паропроизводительность утилизационного котла
Парообразующие поверхности получают теплоту конвекцией и их тепловой расчет выполняется с использованием трех уравнений:
Qук= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.78 (86) - теплового баланса по воде
Qук=Дк/В(
ix-iпв)
Qук= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.79 (87)
Qук=(I1-I2) х фи - теплового баланса по газу, где
Фи - коэффициент сохранения теплоты
I1, I2- энтальпия газов на входе в поверхностьнагрева и на выходе из нее
Qук= (1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (61) -уравнение теплопередачи
Для поверочного теплового расчета по уравнению теплового баланса по газу задаемся тремя значениями t2 и из диаграммы I-t определим три значения I2, строим график зависимости Q-f(t2), т.к. I1 известна и постоянна на установившемся режиме работы двигателя.
По уравнению теплопередачи для тех же значений t2 определяем Qук, рассчитав коэффициент теплопередачи и температурный
напор и строим второй график зависимости Q-f(t2), интерполяцией находим Qук и t2
Паропроизводительность находим по уравнению теплового баланса по воде, зная рабочее давление пара к котле и расход топлива на двигатель.
Кпд ук найдем по уравнению: СКУ Денисенко Н.И. стр.79 (88)
Кпд ук=(1-I2/I1 )x фи
ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ЭКСПЛУАТАЦИИ
При конвективном теплообмене его эффективность определяется по уравнению теплопередачи с неизвестными величинами :
-k-коэффициент теплопередачи
Дельта Т- температурный напор
Коэффициент а2 в силу большого его значения влияния на k не оказывает, а коэффициент а1-на постоянной нагрузке не изменяется.
Изменение коэффициента теплопередачи k зависит от -эпсилон (термического сопротивления трехслойной стенки поверхности нагрева) (1) СКУ Денисенко стр.80 (89):
Эпсилон=дельта накипи/лямбда накипи + дельта металла/лямбда
металла + дельта нагара/лямбда нагара,
где числители величин - толщины, соответственно, слоя накипи, металлической стенки и слоя наружных отложений на стенках труб.
знаменатели -коэффициенты теплопроводности компонентов трехслойной стенки
Т.к.коэффициент теплопроводности стали значительно выше значений коэффициентов теплопроводности накипи и наружных отложений, то - термическое сопротивление стали мало и мы его опускаем.
Толщина накипи на внутренней поверхности водогрейных труб при соответствующих водоконтроле и водообработке котловой воды менее 0.1-0.3мм за 2 года.
Основное влияние на эффективность теплообмена в конвективном пучке труб оказывают наружные отложения, состоящие из сажи и золы.
Проблема решается вводом соответствующих присадок в топливо котла и в регулярных помывочных процедурах пресной водой, используя машинки высокого давления.
График зависимости температуры от толщины наружных отложений и накипи на стенке парообразующей трубы
(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.81 рис.48
ЛЕКЦИЯ №9
AЭРО- И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЛА
Для качественного сгорания топлива в топке котла необходимо подать требуемое количество воздуха в топку и удалить оттуда продукты сгорания.
Естественной силы тяги, получающейся под действием разности плотностей воздуха на входе в топку и горячих газов газоходе недостаточно при увеличенной подаче топлива.
Hс=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.82 (90)
Hс,i=Hi(ро в-ро г,i) x g, Па
Где Нi-высота i-того учачтка газохода, м
ро - плотности окружающего воздуха и дымовых газов, кг/м3
g=9,81-ускорение свободного падения, м/с2
Для Н-30м при tух-150-200грС - самотяга Нс=5-15даПа
На современных судовых котлах для качественного сгорания топлива и движения продуктов сгорания из топки в конвективный пучок труб и далее в газоход применяют котельные вентиляторы. Вентилятор должен создавать напор для преодоления сопротивления газохода котла.
Ограничением по производительности вентилятора служит давление в топке-30-70даПа.
Рассматриваемые сопротивления делятся на сопротивление трения и местные.
Сопротивления трения определяются трением потока газов о стенки газохода.
Местные сопротивления обусловлены деформацией потока (сужение и расширение), а также изменением направления движения потока.
Расчетные зависимости установлены экспериментально с использованием теории подобия: зависимость между критериями подобия Эйлера и Рейнолдса:
Eu=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.83 (91)
n
Eu=с x Re
Где Eu=h /роxw2 -критерий Эйлера, Re=w x l/ ню критерий Рейнолдса, где ню-кинематическая вязкость среды
Откуда h= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.82 (92)
n 2
h= c x Re x ро пот х w
Где с,n-эмпирические коэффициенты, характеризующие геометрические характеристики каналов и компоновку труб в пучке
ро пот - плотность и скорость потока, кг/м3 и м/с
h- сопротивление канала, Па
Обычно:h= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.84 (93)
n 2 2
h=2xcxReх ро пот x w / 2=кси х ро пот х w / 2
n
Где кси =2сRe -коэффициент сопротивления канала, определяемый экспериментально и сведенный в таблицы для разных форм каналов.
h- характеризует потери кинетической энергии потока при движении в канале, а показывает степень влияния характеристик канала на эти потери
При поперечном омывании трубных пучков коэффициент сопротивления:
-при коридорном расположении труб: кси=кси 0 х кси z
-при шахматном: кси=кси 0 х (z2+1)
где Z2-число рядов в пучке
кси 0 - коэффициент сопротивления одного ряда труб ( определяется по номограммам)
Сопротивления трения при продольном омывании каналов:
h= (1)CКУ Денисенко Н.И. стр.84 (94)
2
h=лямбда тр х l/ dэ х ро пот х w / 2
Где - l-длина канала, м
- dэ-эквивалентный диаметр канала
Лямда тр -коэффициент сопротивлениятрения канала при продольном омывании
dэ=4F/U, где F
-площадь живого сечения канала, м
U-периметр сечения канала, м
Mестные сопротивления, обусловленные деформациями потока в каналах определяются по той же формуле
h=(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.84 (93)
Где коэффициент местных сопротивлений определяется экспериментально для определенных устройств (клапанов, клинкетов и др.)
Для основных видов сопротивлений каналов-поворотов потока коэффициент местных сопротивлений:
Для поворота потока-180гр- =2
-90гр =1
-45гр =0.5
Максимальным местным сопротивлением обладает топочное устройство (ВНУ, фурма, диффузор)-50-150 даПа
Суммарное сопротивление газовоздушного тракта котла:
hк=hв+hг-hc
где hв и hг-сопротивления, соответсвенно, воздушного и газового трактов
hс-самотяга
При подаче воздуха в топку, необходимого для сжигания 1кг топлива аVo, из-за наличия сопротивления газовоздушного тракта необходимо совершить работу на преодоление этого сопротивления: hк x a x Vo
Номинальную мощность мотора вентилятора на всех эксплуатационных режимах до 130% от номинального определяют:
Nв=(1) СКУ Денисенко Н.И. cтр.(1)86 (97)
hk x B х a x Vo tв+273
Nв ном= kв х kут x kp x -------------------------- x -------------
Кпд в 273
Где- kв=Вмах/В-коэффициент перегрузки котла (1.3-1.45)
-kут= 1.05-1.1 -коэффициент утечек воздуха через неплотности
-kр=1.15-коэффициент увеличения мощности вентилятора на максимальной нагрузке
-hк-сопротивление газовоздушного тракта
-В-расход топлива, кг/с
-а х Vо-действительное количество воздуха на горение, м3/кг
- кпд в -полный КПД вентилятора
-tв- температура воздуха перед вентилятором, грС
Лекция № 10
ПРОЦЕССЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ И ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ В КОТЛАХ
Кипение- процесс образования пара внутри объема жидкости.
Pазличают -кипение в большом объеме
- кипение при вынужденном течении воды в трубах
Кипение в большом объеме-кипение на твердой поверхности в условиях свободной конвекции жидкости-огнетрубные и огневодотрубные котлы (котлы с относительно большим водосодержанием- w).
В зависимости от плотности теплового потока различают два режима кипения - пузырьковый и пленочный.
В начале парообразования - режим поверхностного кипения.
При этом режиме при достижении температуры стенки, равной температуре насыщения при данном давлении пузырьки пара, отрываясь от стенки, повышают температуру толщи воды, конденсируясь в ней, повышают ее температуру за счет теплоты парообразования. После прогрева воды во всем объеме конденсация пузырьков прекращается, а пузырьки пара выходят через зеркало испарения в паровое пространство.