124244 (689938), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

,

где .

Общая потеря давления:

.

4.4.2. Расчет потери давления водяного пара в камере радиации.

Средняя скорость водяного пара в трубах радиационной камеры составляет:

, где:

- плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции, ;

dр – внутренней диаметр конвекционных труб, м;

n – число потоков.

Значение критерия Рейнольдса:

, где - кинематическая вязкость водяного пара.

Общая длина труб на прямом участке:

.

Коэффициент гидравлического трения:

.

Потери давления на трение:

.

Потери давления на местные сопротивления:

.

где

Общая потеря давления в камере радиации:

.

Общие потери давления в печи:

Проведенные расчеты показали, что выбранная печь обеспечит процесс перегрева пара в заданном режиме.

5. Тепловой баланс котла-утилизатора (анализ процесса парообразования)

5.1. Теплоноситель – дымовые газы после печи.

Расход топлива В=0,33 кг/с,

Температура входа , выхода .

Энтальпия входа , выхода ,

Коэффициент полезного действия .

5.2. Нагреваемая среда – питательная вода.

Температура питательной воды входа , выхода ,

Энтальпия питательной воды входе при

при

Энтальпия водяного пара .

5.3. Составляем уравнение теплового баланса:

Исходя из того, что КПД котла-утилизатора 0,95 получим, что:

.

Определяем расход питательной воды:

Доля водяного пара составляет:

.

5.4. Анализ процесса по стадиям.

1) Ищем температуру tх. На стадии нагревания:

По графику определяем температуру для данной энтальпии, которая составляет 259,4 0С. Таким образом

2) Находим теплоту, пошедшую на испарение питательной воды:

Находим теплоту, пошедшую на нагрев питательной воды:

Определяем общее количество теплоты по питательной воде:

Таким образом, доля теплоты, переданная на стадии нагревания составляет:

;

Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена:

Здесь , средняя температура при нагреве питательной воды:

Принимаем в зоне испарения . Определим среднюю температуру при испарении питательной воды:

Исходя из этого, поверхность испарения должна быть:

.

5.5. Общая площадь составляет:

С запасом 20% принимаем:

По данной площади подбираем теплообменник со следующими характеристиками:

Таблица 6

Алгоритм поверочного расчета котла-утилизатора.

Проверим, обеспечит ли выбранный стандартный испаритель протекание процесса теплопередачи при заданных условиях. Поскольку определенное тепловое сопротивление будет со стороны дымовых газов, расчет будем вести по зоне нагрева.

При средней температуре, равной , получим коэффициент кинематической вязкости , теплопроводность , удельная теплоемкость .

Найдем теплофизические свойства дымовых газов в интервале температур.

Определяем теплопроводность по формуле:

,

где - молярная доля i-го компонента; - теплопроводность i-го компонента; - молярная масса i-го компонента, кг/кмоль.

Кинематическая вязкость определяется по формуле:

Здесь , где - динамический коэффициент вязкости i-го компонента, ; - плотность дымовых газов, кг/м3.

Теплоемкость определяется по формуле:

, где - массовая доля i-го компонента; - удельная теплоемкость i-го компонента, .

Теплофизические свойства дымовых газов.

Таблица 7

Плотность дымовых газов при средней температуре определяется по формуле:

.

Средняя скорость дымовых газов составляет:

м/с,

где

Критерий Рейнольдса определяется по уравнению:

.

Критерий Нуссельта определяется следующим образом:

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов составляет:

.

Для определения коэффициента теплоотдачи со стороны кипящей воды воспользуемся следующим выражением:

, где - поправочный коэффициент; Р – абсолютное давление в аппарате; q– удельное количество теплоты, переданное через 1 м2 площади, .

Тепло проводимость очищенной воды находим по формуле:

Расчетный коэффициент теплопередачи:

, где , .

Делается вывод: так как Кр>Кф – выбранный аппарат обеспечит нагрев и испарение.

6. Тепловой баланс воздухоподогревателя.

Исходные данные.

6.1. Теплоноситель: продукты сгорания (ОГ)

Расход топлива: В=0,33 кг/с.

Температура: входа ,

выхода .

КПД: .

2.Хладоагент: атмосферный воздух.

Расход: .

Температура: входа ,

выхода

Удельная теплоемкость: .

Уравнение теплового баланса с учетом КПД:

,

,

.

7. Тепловой баланс скруббера (КТАНа).

Исходные данные.

1.Теплоноситель: дымовые газы после воздухоподогревателя.

Расход топлива: В=0,33 кг/с.

Температура: входа ,

выхода .

2.Хладоагент: вода.

I поток (поступает в КУ):

II поток (техническая вода): , , .

Тепловой баланс имеет вид:

,

,

.

8. Расчет энергетического КПД тепло-утилизационной установки

Энергетический КПД установки рассчитывается по формуле:

,

где Qпол – полезная тепловая нагрузка технологической печи,

– полезная теплота котла-утилизатора,

– полезная теплота водоподогревателя,

– полезная теплота КТАНа.

Таким образом,

или 92%.

Очевидно, что наибольший вклад в КПД тепло-утилизационной установки обусловлен работой технологической печи.

9. Расчет эксергетического КПД системы «печь – котел-утилизатор».

Эксергетический метод анализа энерготехнологических систем позволяет наиболее объективно и качественно оценить энергетические потери, которые никак не выявляются при обычной оценке с помощью первого закона термодинамики. В качестве критерия в рассматриваемом случае используется эксергетический КПД, который определяется как отношение отведенной эксергии к подведенной эксергии:

или 24,095%, где Еподв – эксергия топлива, МДж/кг; Еотв – эксергия, воспринятая потоком водяного пара в печи и котле-утилизаторе.

Таким образом, рассчитываем:

.

Для потока водяного пара, нагреваемого в печи:

,

где Нвп2 и Нвп1 - энтальпия водяного пара на выходе и входе в печь соответственно,

G – расход пара в печи, кг/с,

- изменение энтропии водяного пара,

Для потока водяного пара, получаемого в КУ:

,

где: - расход пара в КУ, кг/с,

- энтальпия насыщенного водяного пара при выходе из КУ, кДж/кг,

- энтальпия питательной воды на входе в КУ, кДж/кг,

2. Заключение.

Поскольку КПД тепло-утилизационной установки составляет 92%, то есть всего 8% тепла теряется в ходе процесса утилизации, можно сделать вывод о целесообразности использования подобных установок в целях экономии. Внедрение в основную технологическую схему аппаратов подобного действия благотворно сказывается на расходовании энергетических ресурсов и блокирует их потерю.

Характеристики

Список файлов курсовой работы