125417 (690534), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Определяем число труб камеры конвекции:

Располагаем их в шахматном порядке по 3 в одном горизонтальном ряду. Шаг между трубами S = 1,7d_н = 0,19 м.

Средняя разность температур определяем по формуле:

°С.

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции:

Вт/(м² ∙ К).

Теплонапряженность поверхности конвекционных труб определяем по формуле:

Вт/м².

2.4 Гидравлический расчет змеевика печи

Гидравлический расчет змеевика печи заключается в определении потерь давления водяного пара в радиантных и конвекционных трубах.

Средняя скорость водяного пара:

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ^к_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_к – внутренний диаметр конвекционных труб, м;

z_к – число потоков в камере конвекции,

м/с.

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν_к = 3,311 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

Общая длина труб на прямом участке:

м.

Коэффициент гидравлического трения:

Потери давления на трение:

Па = 14,4 кПа.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

Па = 20,2 кПа.

где Σζ_к = 0,35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 ºС,

- число поворотов.

Общая потеря давления:

кПа

2.5 Расчет потери давления водяного пара в радиационной камере

Средняя скорость водяного пара:

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ^р_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_р – внктренний диаметр конвекционных труб, м;

z_р – число потоков в камере клнвекции,

м/с.

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν_р = 8,59 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

Общая длина труб на прямом участке:

м.

Коэффициент гидравлического трения:

Потери давления на трение:

Па = 15,1 кПа.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

Па = 11,3 кПа,

где Σζ_р = 0,35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 ºС,

- число поворотов.

Общая потеря давления:

кПа.

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

3. Расчет котла-утилизатора

Найдем среднюю температуру дымовых газов:

где t₁ – температура дымовых газов на входе,

t₂ – температура дымовых газов на выходе, °С;

°С (538 К).

Массовый расход дымовых газов:

где В - расход топлива, кг/с;

кг/с.

Для дымовых газов удельных энтальпии определим исходя из данных табл. 3 и рис. 1 по формуле:

Энтальпии теплоносителей Таблица 4

Тепловой поток, передаваемый дымовыми газами:

или

где Н₁ и H₂ - энтальпия дымовых газов при температуре входа и выхода из КУ соответственно, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кДж/кг;

В - расход топлива, кг/с;

h₁ и h₂ - удельные энтальпии дымовых газов, кДж/кг,

Вт.

Тепловой поток, воспринятый водой, Вт:

где η_ку - коэффициент использования теплоты в КУ; η_ку= 0,97;

G_n - паропроизводительность, кг/с;

h^к_вп - энтальпия насыщенного водяного пара при температуре выхода, кДж/кг;

h^н_в - энталыгая питательной воды, кДж/кг,

Вт.

Количество водяного пара, получаемого в КУ, определим по формуле:

кг/с.

Тепловой поток, воспринятый водой в зоне нагрева:

где h^к_в - удельная энтальпия воды при температуре испарения, кДж/кг;

Вт.

Тепловой поток, предаваемый дымовыми газами воде в зоне нагрева (полезная теплота):

где h_x – удельная энтальпия дымовых газов при температуре t_x, отсюда:

кДж/кг.

Значение энтальпии сгорания 1 кг топлива:

кДж/кг.

По рис. 1 температура дымовых, соответствующая значению H_x = 5700,45 кДж/кг :

t_x = 270 °С.

Средняя разность температур в зоне нагрева:

°С.

270 дымовые газы 210 С учетом индекса противоточности:

°С.

187 вода 60

Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:

где К_ф – коэффициент теплопередачи;

м².

Средняя разность температур в зоне испарения:

°С.

320 дымовые газы 270 С учетом индекса противоточности:

°С.

187 водяной пар 187

Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:

где К_ф – коэффициент т6плопередачи;

м².

Суммарная площадь поверхности теплообмена:

F = F_н + F_u,

F = 22,6 + 80 = 102,6 м².

В соответствии с ГОСТ 14248-79 выбираем стандартный испаритель с паровым пространством со следующими характеристиками:

диаметр кожуха, мм 1600

число трубных пучков 1

число труб в одном пучке 362

поверхность теплообмена, м² 170

площадь сечения одного хода

по трубам, м² 0,055

4. Тепловой баланс воздухоподогревателя

Атмосферный воздух с температурой t^°_в-х поступает в аппарат, где нагревается до температуры t^х_в-х за счет теплоты дымовых газов.

Расход воздуха, кг/с определяется исходя их необходимого количества топлива:

где В - расход топлива, кг/с;

L - действительный расход воздуха для сжигания 1 кг топлива, кг/кг,

кг/с.

Дымовые газы, отдавая свою теплоту, охлаждаются от t_дгЗ = t_дг2 до t_дг4.

Тепловой поток, отданный дымовыми газами, Вт:

=

где H₃ и H₄ - энтальпии дымовых газов при температурах t_дг3 и t_дг4 соответственно, кДж/кг,

Вт.

Тепловой поток, воспринятый воздухом, Вт:

где с_в-х - средняя удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг К);

0,97 - КПД воздухоподогревателя,

Вт.

Конечная температура воздуха (t^х_в-х) определяется из уравнения теплового баланса:

К.

5. Тепловой баланс КТАНа

После воздухоподогревателя дымовые газы поступают в контактный аппарат с активной насадкой (КТАН), где их температура снижается от t_дг5 = t_дг4 до температуры t_дг6 = 60 °С.

Съем теплоты дымовых газов осуществляется двумя раздельными потоками воды. Один поток вступает в непосредственный контакт с дымовыми газами, а другой обмени-вается с ними теплотой через стенку змеевика.

Тепловой поток, отданный дымовыми газами, Вт:

где H₅ и H₆ - энтальпии дымовых газов при температуре t_дг5 и t_дг6 соответственно, кДж/кг,

Вт.

Количество охлаждающей воды (суммарное), кг/с, определяется из уравнения теплового баланса:

где η - КПД КТАНа, η=0,9,

кг/с.

Тепловой поток, воспринятый охлаждающей водой, Вт:

где G_вода - расход охлаждающей воды, кг/с:

с_вода - удельная теплоемкость воды, 4,19 кДж/(кг К);

t^н_вода и t^к_вода - температура воды на входе и выходе из КТАНа соответственно,

Вт.

6. Расчет коэффициента полезного действия теплоутилизационной установки

При определении величины КПД синтезированной системы (η_ту) используется традиционный подход.

Расчет КПД теплоутилизационной установки осуществляется по формуле:

7. Эксергетическая оценка 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 оценки в рассматриваемом случае используется эксергетический КПД, который определяется как отношение отведенной эксергии к эксергии подведенной в систему:

где Е_подв - эксергия топлива, МДж/кг;

Е_отв - эксергия, воспринятая потоком водяного пара в печи и котле-утилизаторе.

В случае газообразного топлива подведенная эксергия складывается из эксергии топлива (Е_подв1) и эксергии воздуха (Е_подв2):

кДж/кг;

где Н_н и Н_о - энтальпии воздуха при температуре входа в топку печи и температуре окру-жающей среды соответственно, кДж/кг;

Т_о - 298 К (25 °С);

ΔS - изменение энтропии воздуха, кДж/(кг К).

В большинстве случаев величиной эксергии воздуха можно пренебречь, то есть:

кДж/кг.

Отведенная эксергия для рассматриваемой системы складывается из эксергии, воспринятой водяным паром в печи (Е_отв1), и эксергии, воспринятой водяным паром в КУ (Е_отв2).

Для потока водяного пара, нагреваемого в печи:

Дж/кг.

где G - расход пара в печи, кг/с;

Характеристики

Список файлов курсовой работы