Расчёт котла КВ1

 
















Курсовая работа

"Расчёт котла КВ1"

котел мазут топливо баланс


Задание


Таблица

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьЗнач. вел.Доп. усл.1Тип котлаКВ12ПаропроизводительностьDкт/ч403Температура перегретого параtпеºC3404Давление в барабанеРМПа1,65Температура питательной водыtпвºC706Температура холодного воздухаtхвºC357Температура горячего воздухаtгвºC358Марка топливасернистый мазут 40 (Sрл=2%)9Температура топливаtтºC11010КПД котла?к%-


Описание котла


Вспомогательные котлы типа КВ 1 и КВ 1-1 установлены на балтанкерах «Борис Бутома» и «Академик Сеченов». Главный дизель 9ДКРН 84/180-3 мощностью 15 500 кВт обеспечивает судну дедвейтом 109 640 т скорость 15 уз. Котельная установка состоит из трёх агрегатов: КВ 1, КАВ6.3/7 и КУП1100.

Котёл КВ1 имеет паропроизводительность 40 000 кг/ч; расход топлива (мазут 40) 1980 кг/ч; рабочее давление 1,6 МПа; температура перегретого пара 340 ºС, питательной воды 70 ºС; к. п. д. 90%; Масса котла сухого 55 500 кг, с водой 60 000 кг.


Таблица 1. Расчётная характеристика рабочей массы мазута М40

Наименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьЗнач. вел.Доп. усл.Объём воздуха и продуктов сгорания при ?=1 и нормальных (стандартных) условиях:теоретически необходимый объём воздухаV0м3/кг10,45объем трёхатомных газовVRO2м3/кг1,57теоретически объём азотаV0N2м3/кг8,25теоретически объём водяных паровV0H2Oм3/кг1,45суммарный теоретически объём газов V0r=VRO2+V0N2+V0H2OV0гм3/кг11,28Низшая теплота сгорания при Wp=2%QрнкДж/кг39800



Таблица2. Материальный баланс горения 1 кг топлива.

№ п/пНаименование величиныОбозначениеРазмерностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Марка топлива-Из заданияМ40 (Sрл=2%)2Коэффициент избытка воздуха в топке?смотри Приложение1,23Теоретически необходимый объём воздухаV0м3/кгиз табл. 110,454Объём углекислого газаVRO2м3/кгиз табл. 11,575Объём водяных паров:теоретический (?=1)V0H2Oм3/кгиз табл. 11,45избыточный (?>1)V?H2Oм3/кг0,0161?(?-1)?V00,034действительныйVH2Oм3/кгV0H2O+V?H2O1,4846Суммарный объём дымовых газов:теоретический (?=1)V0гм3/кгиз табл. 111,28действительныйVгм3/кгV0г+(?-1)?V013,377Объёмные доли продуктов сгорания:углекислого газаrRO2VRO2/Vг0,117водяных паровrH2OVH2O/Vг0,111суммарная для трёхатомных газовrпrRO2+rH2O0,2288Парциальные давления:углекислого газаpRO2МПар?rRO20,012водяных паровpH2OМПар?rH2O0,011суммарная для трёхатомных газовpпМПар?rп0,0239Давление в топке без наддуварМПапринимаем0,1

Таблица 3. Определение энтальпии дымовых газов Iг, кДж/кг, в зависимости от их температуры

tг, ºCI0гI0вI?H2OIг1001557137951838200314627801037133004783421116564140064675664217622500819371482796506009954867433117217001176110231391384780013628118094516035900155281338652182571000174591500659205191100193961666865227951200213661832972251051300233341999180274111400253702169487297961500273842339894321581600294302511110234555170031491268151103696318003356628518118393871900356653027412541845200037749320191334428621003986233774141467582200419793552015049232

Расчётные формулы


I0г = VRO2 ? (ct)CO2 + V0N2 ? (ct)N2 + V0H20 ? (ct)H2O

I0в = V0 ? (ct)в?H2O = V?H2O ? (ct)H2Oг = I0г + (?-1) ? I0в + I?H2O


Таблица. Энтальпия 1 м3 газов и влажного воздуха (d=10 г/кг)

ТемператураЭнтальпия, кДж/м3t, ºC(ct)CO2(ct)N2(ct)H2O(ct)02(ct)в10016913015113213220035726030426726630055939246340740340077252762655254250099666479469968460012228049678508307001461946114710059798001704109313351160113090019511243152413191281100022021394172514781436110024571545192616371595120027291696213118001754130029761850234419631913140032402009255821272076150035042164277922942239160037672323300124612403170040352482322726292566180043032642345827962729190045712805368829682897200048432964392631393064210051153127416133073232220053873290439934833399



Таблица 4 (1 часть) Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Низшая теплота сгоранияQрнкДж/кгиз табл. 1398002КПД?к%Из задания923Тепловые потериот химической неполноты сгоранияq3%смотри Приложение0,5в окружающую средуq5%смотри Приложение2с уходящими газамиq2%100-(?к+q3+q5)5,54Коэффициент избытка воздуха?из табл. 21,25Температура воздухахолодногоtх.вºCИз задания35горячегоtг.вºCИз задания356Количество теплоты вносимое воздухомхолодным в воздухоподогревательQх.вкДж/кг??V0х.в?tх.в441,09горячим в топкуQг.вкДж/кг??V0г.в?tг.в448,567Количество теплоты отданное в воздухоподогревательQв.пкДж/кгQг.в-Qх.в7,468Температура топливаtтºCИз задания1109Теплоёмкость топливаcткДж/(кг*К)1,74+0,0025?tт2,13510Коэффициент сохранения тепла?(100-q5)/1000,9811Количество теплоты, вносимого в топку топливомQткДж/кгcт?tт234,85

Таблица 4 (2 часть) Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.12Энтальпия уходящих газовIухкДж/кг(q2?Qрн)/100+Qх.в+Qт2864,9413Температура уходящих газовtухºCиз диаграммы I-t16014Энтальпия газов за последним элементом пароводяного трактаIз.экДж/кгIух+Qв.п/?2872,5615Температура газов за последним элементом пароводяного трактаtз.эºCиз диаграммы I-t24016Полезное тепловыделение в топкеQв.ткДж/кгQрн?(100-q3)/100+Qг.в+Qт4028417ПаропроизводительностьполнаяDккг/сИз задания11,11насыщенного параDнкг/сИз задания0перегретого параDперкг/сИз задания11,1118Теплота парообразованияrкДж/кгиз таблицы водяного пара при pк193119Влажность пара, поступающего в пароперегреватель1-x%принимается 1-x=0,1%0,120Энтальпия парасухого насыщенногоi"кДж/кгиз таблицы водяного пара-влажного насыщенногоixкДж/кгi"-r?(1-х)/100-перегретогоiперкДж/кгиз таблицы водяного пара312321Энтальпия питательной водыiп.вкДж/кгпо tп.в из задания29222Расчётный расход топливаBкг/с(Dпер?(iпер-iп.в)+Dн?(ix-iп.в))/(Qрн??к)0,8623Испарительность топливаuкг/сDк/B12,94

Таблица 5. Определение основных элементов топки, характеризующих общую компоновку котла

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Тепловое напряжение топочного объёмаqVкВт/м3смотри Приложение8002Объём топкиVтм3B?Qрн/qV42,733Расчётная длина топкиLтмсмотри Приложение4,374Площадь стенки топочного фронтаFт.фм2Vт/Lт9,785Средняя длина парообразующих труб, освещённых излучением из топки:пучкаlпмВыбирается в соответствии с эскизом котла5,1бокового экранаlб.эмВыбирается в соответствии с эскизом котла5,86Угловой коэффициент лучевоспринимающих труб, пучка и бокового экранаxпсмотри Приложение1xб.э17Лучевоспринимающая поверхность нагреваHлм2Lт?(xп?lп+xб.э?lб.э)47,638Полная площадь стен, ограничивающих топочный объёмFстм3Hл+2?Fт.ф67,199Степень экранирования топки?Hл/Fст0,7110Эффективная толщина излучающего слояsм3,6?Vт/Fст2,29

Таблица 6. Расчёт теплообмена в топке

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева?смотри Приложение0,92Произведение?????0,643Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагреваqлкВт/м2B?Qв.т/(??Hл)807,154Теоретическая температура сгоранияt?ºCиз диаграммы I-t, по I?=Qв.т1950T?Кt?+27322235Температура газов на выходе из топкиt'з.тºCсмотри Приложение1300Tз.тКt'з.т+27315736Энтальпия газов на выходе из топкиI'з.ткДж/кгиз диаграммы I-t254007Коэффициент ослабления лучей топочной средойk1/(МПа*м)из номограммы (рис. 6.10)1,718Суммарная оптическая толщина продуктов сгоранияkpsk?p?s (p=0,1 МПа)0,399Степень черноты факела?ф1-e-k?p?s0,3210Степень черноты топки?тиз номограммы (рис. 6.2) по ?ф????0,4211Расчётная температура газов на выходе из топкиtз.тºCиз номограммы (рис. 6.3)130012Энтальпия газов на выходе из топкиIз.ткДж/кгиз диаграммы I-t2717013Количество теплоты переданной в топкеQлкДж/кг(I?-Iз.т)??12852

Таблица 7. (1 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Наружный диаметр трубыdмсмотри Приложение0,0292Число рядов трубz2смотри Приложение113Поперечный шаг трубs1мсмотри Приложение0,0444Продольный шагs2мсмотри Приложение0,055Число труб в одном рядуz1Lт/s1996Средняя расчётная длина трубlпмиз табл. 55,17Коэффициент, учитывающий неравномерность омывания?смотри Приложение0,98Расчётная поверхность нагрева трубHпм2??d?lп?z1?z2+lп?Lт485,339Полная поверхность нагрева пучкаHм2??d?lп?z1?z2507,6210Площадь сечения для прохода газовFм2(Lт-z1?d)?lп7,6011Эффективная толщина излучающего слояsм0,0612Температура газов на выходе из топкиtз.тºCиз табл. 6130013Энтальпия газов на выходе из топкиIз.ткДж/кгиз табл. 62717014Температура кипения воды при рабочем давленииtsºCиз таблицы водяного пара по pк234

Таблица 7. (2 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.15Температура газов на выходе из первого пучкаt'пºCпринимается три значения по пункту 6.450060080016Энтальпия газов на выходе из первого пучкаI'пкДж/кгиз диаграммы I-t10250124001680017Средняя температура газового потокаt'гºC0,5?(tз.т+t'п)9009501050T'гКt'г+27311731223132318Расчётная средняя скорость газов?м/сB?Vг?T'г/(F?273)6,496,777,3319Количество теплоты, отданное газамиQ'пкДж/кг(Iз.т-I'п)??16582144751016320Коэффициент загрязнения?м2*К/Втсмотри Приложение0,00821Температура наружного загрязнения стенки трубtс.зºCts+??Q'п/Hп234,27234,24234,1722Поправочные коэффициенты для определения ?кCzиз номограмм (рис. 6.4, 6.5, 6.6)0,92Cs0,98Cф0,9223Коэффициент теплоотдачи конвекциейиз номограммы?нВт/м2*Киз номограммы (рис. 6.4, 6.6)150180200расчётный?кВт/м2?н?Cz?Cs?Cф12414916524Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газамиk1/(МПа*м)из номограммы (рис. 6.10)14,4814,0113,0625Суммарная оптическая толщина продуктов сгоранияkpsk?p?s (p=0,1 МПа)0,090,090,08

Таблица 7 (3 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.26Степень черноты газового потокаaиз номограммы (рис. 6.9) по kps0,080,080,0827Коэффициент, определяющий температурный режимCгиз графика (рис. 6.9)0,980,980,9828Коэффициент теплоотдачи излучениемиз номограммы?нВт/м2*Киз номограммы (рис. 6.9)180200220расчётный?лВт/м2?н?a?Cг14,8916,0216,4829Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке?1Вт/м2???к+?л126,86150,4165,730Коэффициент теплоотдачиkпВт/м2?1/(1+???1)62,968,271,231Разность температур теплообменивающихся средбольшая?tбºCtз.т-ts106610661066меньшая?tмºCt'п-ts26636656632Температурный напор?tпºC(?tб-?tм)/(2,3?lg(?tб/?tм))557,5633,5764,133Количество теплоты, воспринимаемое поверхностью нагреваQ"пкДж/кгkп?Hп??tп?10-3/B19835244353076934Расчётное количество теплоты, переданное в пучкеQпкДж/кгГрафическим решением уравнений Q'п и Q"п (рис.6.17)1620035Расчётная температура газов за пучкомtпºC52036Энтальпия газов за пучкомIпкДж/кгиз диаграммы I-t9800

Таблица 8. (1 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Температура паранасыщенногоtsºCиз табл. 7234перегретогоtперºCиз задания340средняяtсºC0,5?(ts+tпер)2872Энтальпия паранасыщенногоixкДж/кгиз табл. 42794перегретогоiперкДж/кгиз табл. 431233Удельный объём паранасыщенного?3/кгиз таблицы водяного пара0,06662перегретого?перм3/кгиз таблицы водяного пара0,085средняя?см3/кг0,5?(?"+?пер)0,075814Количество теплоты, необходимое для перегрева пара до заданной температурыQперкДж/кг(iпер-ix)?u404305Температура газов за парообразующим пучкомtпºCиз табл. 75206Энтальпия газов за парообразующим пучкомIпкДж/кгиз табл. 798007Энтальпия газов за пароперегревателемIз.пкДж/кгIп-Qпер/?159888Температура газов за пароперегревателемtз.пºCиз диаграммы I-t480


Таблица 8. (2 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.9Средняя температура газового потокаtгºC0,5?(tп+tз.п)500TгКtг+27377310Разность температур теплообменивающихся средбольшая?tбºCtп-tс233меньшая?tмºCtз.п-tс19311Температурный напор?tперºC(?tб-?tм)/(2,3?lg(?tб/?tм))21112Диаметр трубнаружныйdнмсмотри Приложение0,02внутреннийdвнмсмотри Приложение0,02313Шаг трубпоперечныйs1мсмотри Приложение0,045продольныйs2мсмотри Приложение0,0514Расчётная длина петлиLпермВыбирается в соответствии с эскизом котла5,5315Поперечный размер (ширина) газоходаlпермВыбирается в соответствии с эскизом котла2,2516Количество труб в одном рядуz1lпер/s1+15117Площадь живого сечения для прохода газаFперм2(lпер-(z1-1)?dн)?lпер/22,21218Расчётная скорость газового потока?гм/сB?Vг?Tг/(Fпер?273)1419Коэффициент неравномерности омывания поверхности нагрева?смотри Приложение0,9

Таблица 8. (3 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе

№ п/пНаименование величиныОбозначениеРазмерностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.20Поправочные коэффициенты для определения ?кCzиз номограмм (рис. 6.4, 6.5, 6.6)1,03Cs0,98Cф0,9221Коэффициент теплоотдачи конвекциейиз номограммы?нВт/м2*Киз номограмм (рис. 6.4, 6.6)94расчётный?кВт/м2?н?Cz?Cs?Cф87,2922Коэффициент загрязнения?м2*К/Втсмотри Приложение0,00823Температура наружного загрязнения стенки трубtс.зºCпринимается tп+(30÷50)55024Эффективная толщина излучающего слояsм0,06325Коэффициент ослабления луча трёхатомными газамиk1/(МПа*м)из номограммы (рис. 6.10)22,5126Суммарная оптическая толщина продуктов сгоранияkpsk?p?s (p=0,1 МПа)0,1427Степень черноты газового потокаaиз номограммы (рис. 6.9) по kps0,13

Таблица 8. (4 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.28Коэффициент теплоотдачи излучениемиз номограммы?нВт/м2*Киз номограммы (рис. 6.9)135поправка на температурный режимCг0,87расчётный?лВт/м2?н?a?Cг15,8929Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке?1???к+?л93,9530Средняя скорость пара в трубах пароперегревателя?пм/ссмотри Приложение2031Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к паруиз номограммы?нВт/м2*Киз номограммы (рис. 6.11)780поправка на диаметрCdиз графика (рис. 6.11)1расчётный?2Вт/м2?н?Cd78032Коэффициент теплопередачиkперВт/м2?1/(1+(?+1/?2)??1)50,1933Поверхность нагрева пароперегревателяHперм2B?Qпер?103/(kпер??tпер)2034Температура наружного загрязнения стенки трубtс.зºCtп+(1-??1/?2)?Qпер/Hпер532



Таблица 10. Баланс по паропроизводительности и КПД

№ п/пНаименование величиныОбозна- чениеРазмер- ностьРасчётная формула или способ определенияЗнач. вел.Доп. усл.1Расход топливаBкг/сиз табл. 40,862Низшая теплота сгорания топливаQрнкДж/кгиз табл. 1398003Количество теплоты, переданной поверхности нагревав топкеQлкДж/кгиз табл. 612852в парообразующем пучкеQпкДж/кгиз табл. 716200в пароперегревателеQперкДж/кгиз табл. 840430в воздухоподогревателеQвпкДж/кгиз табл. 9Сумма?QккДж/кгQл+Qп+Qпер+Qвп358484Энтальпия влажного насыщенного пара и питательной водыixкДж/кгиз табл. 42794iп.вкДж/кгиз табл. 42925Испарительность топливаuкг/кг(?Qк-Qпер)/(ix-iп.в)15,546ПаропроизводительностьDккг/сu?B13,357К. П. Д.?к%?Qк?100/(Qрн+Qв.п)90,07


Приложение


В топку всегда подаётся избыточное количество воздуха, вследствие невозможного идеального перемешивания паров топлива и воздуха, в топку подаётся избыточное количество воздуха ?=Vд/V0. Коэффициент избытка воздуха ? зависящее от вида топлива, качества его распыливания, технического совершенства топочных устройств, температуры воздуха и других факторов. Для вспомогательных котлов коэффициент избытка воздуха может составлять ?=1,2÷1,3. В расчёте принимаем ?=1,2.

Потеря теплоты с уходящими газами q3 обусловлена тем, что углерод за время нахождения топлива в топке не успевает окислится до CO2, и некоторая часть окиси СО покидает топку с дымовыми газами. При качественном сгорании окиси углерода СО мало, и потери q3 редко превышают 0,5% на номинальной нагрузке. С уменьшением нагрузки котла q3 незначительно возрастает (вследствие понижения температуры горения), а с уменьшением коэффициента избытка воздуха - увеличивается из-за нехватки кислорода для горения. Из опыта эксплуатации потери теплоты с уходящими газами практически отсутствует, в расчёте принимаем q3=0,1.

Потеря теплоты в окружающую среду через наружные поверхности обшивки и котла q5 определяется размерами котла, качеством изоляции обшивки и наличием двойного кожуха котла. Потери в окружающую среду достаточно малы и на номинальной нагрузке для вспомогательных водотрубных котлов составляют 1,5÷2,5%. В расчёте принимаем q5=2,5%

При снижении нагрузки потеря q5 возрастает по формуле q5'=0,5?q5?(1+Dк/Dк'),

где q5' - и потеря в окружающую среду при долевой нагрузке (Dк').

При 25% нагрузке q5'=0,5?2,5?(1+25/6,25)=6,25%

Тепловое напряжение топочного объёма (объемная плотность теплового потока), кВт/м3:

qV=B?Qрн/Vт


гдеВ - расход топлива, кг/ч;рн - теплота сгорания топлива, кДж/кг;т - объём топки, м3;

Надёжная работа вспомогательного котла в течение длительного времени может быть обеспечена, если тепловое напряжение топочного объема при нормальной нагрузке составляет около 520÷640 кВт/м3. Необходимо при этом учитывать взаимную связь между тепловым напряжением топочного объема, степенью экранирования топки, и температурой газов. Развитое экранирование топки позволяет при прочих равных условиях понизить температуру газов. При повышении величины qV (не в ущерб надёжности) можно увеличить габаритные размеры котла. Тепловое напряжение топочного объема зависит от габаритных размеров котла (при повышении величины qV (не в ущерб надёжности) можно увеличить габаритные размеры котла). Для котлоагрегата установленного на танкере «Победа» в расчёте принимаем qV=640.

Угловой коэффициент экранных трубок x учитывает долю тепла, воспринимаемую трубами экрана от всего количества тепла, которое могла бы воспринимать сплошная плоская металлическая стенка площадью Fст.э, имеющая такую же температуру, как и наружная поверхность экранных труб и определяется по расчётным графикам, приведённым на рис. 6.1. Для экрана, выполненного в виде сплошной стенки труб, и для первого конвективного пучка, x=1. В расчёте принимаем xп=1 и xб.э=1

Расчётная длина топки принимается 3,5 м.

Условный коэффициент загрязнения ? лучевоспринимающей поверхности нагрева при мазутном отоплении выбирается равным 0,9 для лучевоспринимающих поверхностей, составленных из гладких труб. В расчёте принимаем ?=0,9

Для расчёта топки при нормальной нагрузке котла с мазутным отоплением величину температуры газов на выходе из топки t'з.т в первом приближении можно выбрать равной примерно 1150÷1300 ºC. В расчёте принимаем t'з.т=1300 ºC.

Геометрические параметры конвективных пучков труб определяют оптимальность компоновки поверхности нагрева, что позволяет сделать правильную оценку эксплуатационных показателей процесса конвективного теплообмена в рассматриваемых элементах котла.

К геометрическим параметрам пучка относят наружный диаметр труб d, шаги: поперечный s1 и продольный s2 (по глубине пучка), а также относительное расположение труб (шахматное или коридорное).

При оценке оптимальных условий компоновки пучков парообразующих труб, пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева необходимо учитывать прежде всего теплотехнические показатели и эксплуатационную надежность котлов в целом.

В случае шахматного расположения труб в пучке поверхность нагрева при прочих равных условиях получается несколько меньшей, чем при коридорном их расположении.

Более компактные поверхности нагрева можно получить путем уменьшения диаметра и шагов труб. Однако такое уменьшение можно считать оправданным лишь в том случае, если это не вызовет снижения эксплуатационной надежности и экономичности котла, что имеет первостепенное значение для транспортного судна.

В связи с этим величины диаметров труб и их шагов необходимо оценивать, исходя из совместного рассмотрения условий, обеспечивающих высокую надежность и экономичность котла.

Диаметр труб в общем случае выбирают в зависимости от качества сжигаемого топлива и питательной воды, а также исходя из условия обеспечения надежной циркуляции воды и пароводяной смеси в котле. В этом отношении различные элементы котла имеют некоторые особенности.

Для обеспечения надежной и устойчивой циркуляции при различных нагрузках конвективный пучок компонуют наиболее часто из труб. двух диаметров. Трубы, воспринимающие наибольшее количество тепла, т.е расположенные ближе к топке имеют больший диаметр, чем последующие ряды труб. Опыт, накопленный при проектировании, постройке и эксплуатации судовых котельных установок, позволяет считать приемлемыми следующие диаметры труб: для парообразующих поверхностей нагрева вспомогательных котлов 57×3,5(4,5); 44,5×3; 38×3 и 29×2,5 мм; для пароперегревателей 38×3; 29×2,5 и 25×2,5 мм; для воздухоподогревателей 44,5×2; 38×2 и 38×1,6 мм.

При выборе поперечного s1 и продольного по ходу газов s2 шагов труб в пучке необходимо учитывать следующие основные условия, которые ограничивают эту величину. При уменьшении шагов s1 и s2 повышается наружное загрязнение труб, а так же увеличивается толщина трубных досок барабанов и коллекторов. В этом отношении характеристикой пучка служит расстояние между центрами соседних труб. Количественную оценку s можно произвести на основании данных практики по конструкциям судовых водотрубных котлов. Исходя из вышеперечисленных условий, можно получить удовлетворительную компоновку пучка труб (рис. 6.16), если при мазутном отоплении принять s?dн+15 мм (где dн - наружный диаметр труб, мм). Из опыта постройки и эксплуатации судовых водотрубных котлов следует, что s1?dн+(15÷17 мм) и для коридорных и для шахматных пучков труб.

Величина продольного шага труб s2 в коридорных пучках слабо влияет на теплообмен и может приняться равным s2?s1 из соображения обеспечения низкой интенсивности загрязнения при удовлетворительных размерах пучка.

В шахматных пучках труб продольный шаг s2 оказывает существенное влияние на теплообмен, т.к. совместно с шагом s1 определяет величену косого шага sк (рис. 6.16, б), от которого зависит скорость газа в пучке так же, как и от s1. Из опыта эксплуатации судовых водотрубных котлов следует, что с теплотехнической точки зрения целесообразно принимать sк?s1 (т.н. равнопроходные пучки труб), а продольный шаг s2 в этом случае лежит в пределах s2?(0,9÷1,1)?dн.

Для уменьшения поверхности нагрева пароперегревателя первый пучок труб можно выполнить и с увеличенным шагом: s1=(1,5÷2,0)?dн и s1=(1,5÷1,7)?dн

При расчёте в пучка парообразующих труб принимаем:

Шахматное расположение труб;

Диаметр трубы dн=29×2,5 мм;

Поперечный шаг труб s1=58 мм;

Продольный шаг s2=116 мм.

При расчёте в пароперегревателя принимаем:

Шахматное расположение труб;

Диаметр трубы dн=38×3 мм;

Поперечный шаг труб s1=76 мм;

Продольный шаг s2=150 мм.

При расчёте в воздухоподогревателя принимаем:

Коридорное расположение труб;

Диаметр трубы dн=38×1,6 мм;

Поперечный шаг труб s1=70 мм;

Продольный шаг s2=70 мм.

Число рядов труб в пучке парообразующих труб принимаем z2=12.

Число рядов труб в пароперегревателе принимаем z2=1 из компоновки котла.

Коэффициент использования поверхности нагрева учитывает уменьшение тепловосприятия конвективной поверхyости нагрева вследствие неравномерного омывания ее газовым потоком.

Необходимо отметить, что судовые агрегаты имеют сравнительно малую неравномерность потока по сечению газоходов, которая в известных пределах компенсируется повышенным тепловосприятием путем увеличения скорости газов в омываемой части поверхности нагрева. Неравномерность омывания поверхностей нагрева отдельных элементов котла возрастает при наличии газонаправляющих перегородок. Компоновка судовых котлов позволяет обеспечить довольно полное омывание поверхностей нагрева потоком газов и воздуха, что дает возможность при тепловых расчетах выбирать коэффициент, учитывающий неравномерность омывания ?=0,9-1,0.

При расчёте в пучка парообразующих труб принимаем: ?=0,9

При расчёте в пароперегревателя принимаем: ?=0,9

При расчёте в воздухоподогревателя принимаем: ?=0,9

Коэффициент загрязнения поверхности нагрева ? - это тепловое сопротивление, обуславливаемое теплопроводностью трёхслойной стенки трубы (металлическая стенка, наружные и внутренние загрязнения). Увеличение загрязнения снижает экономичность и надёжность котла. Наружное загрязнение труб имеет место во всех судовых котлах и зависит в основном от сорта топлива и способа его сжигания, типа поверхности нагрева и эффективности сажеобдувочных устройств. При сжигании сернистых мазутов на трубах могут образовываться плотные отложения, содержащие сажу, сернистые соединения, а в золе - легкоплавкие вещества, вызванные наличием ванадия и натрия в топливе.

Для уменьшения вредного влияния этих загрязнений на работу котла поверхности нагрева в процессе эксплуатации обдувают не менее раза в сутки, а также моют на стоянке горячей питательной водой через 2÷3 месяца.

Однако полной наружной отчистки труб добиться невозможно, и поэтому приходится учитывать некоторую среднеэксплуатационную степень загрязнения поверхности нагрева.

Внутренние загрязнения могут иметь место со стороны теплоотдачи. От стенки к нагреваемой среде (воде, пару, воздуху). При расчёте воздухоподогревателя влиянием загрязнения с воздушной стороны можно пренебречь.

При равных условиях коридорные пучки имеют более высокое значение ?, чем шахматные. Повышенное загрязнение коридорных пучков может быть объяснено особенностью газового потока, заключающемся в том, что последующие ряды труб попадают в вихревую область, образующуюся за трубами, расположенными впереди. Условия омывания лобовой части труб в этой области ухудшается, в следствии чего является не только снижение интенсивности теплообмена конвекцией, но и повышение отложения взвешенных частиц на поверхности труб. Тем не менее коридорное расположение труб создаёт определённые удобства при отчистке поверхности нагрева от наружных загрязнений.

Относительное изменение коэффициент загрязнения ? с изменением скорости газового потока для шахматных и коридорных пучков труб можно считать практически одинаковым. При увеличении скорости газов снижение ? происходит за счёт некоторого самообдувания труб газовым потоком. Температура стенки трубы также влияет на степень загрязнения наружных поверхностей. При более высокой температуре стенки возрастает отложение взвешенных частиц на поверхности труб.

С учётом рассмотренных условий загрязнение поверхностей нагрева суммарный коэффициент можно рекомендовать выбирать равным ?=0,005÷0,009 (м2?К)/Вт для всех морских котлов с мазутным отоплением при обычных скоростях газов в пучках пароводяного тракта и воздухоподогревателя (при нормальной нагрузке). Большее значение выбирается для вспомогательных и утилизационных котлов.

При расчёте в пучка парообразующих труб принимаем: ?=0,009

При расчёте в пароперегревателя принимаем: ?=0,009

При расчёте в воздухоподогревателя принимаем: ?=0,009

При нормальной нагрузке судового котла средняя скорость пар в трубах пароперегревателя должна составлять ?п=15÷20 м/с, что позволяет обеспечить эффективную теплоотдачу от труб к пару и их достаточную надёжность с точки зрения невозможности парогазовой коррозии. Применение более высоких скоростей нежелательно, т.к. это может вызвать недопустимое снижение давления пара в пароперегревателе. При наименьшей нагрузке , соответствующей режиму работы судовой установки, конструктивная компоновка пароперегревателя должна обеспечивать скорость пара в трубах около 2÷5 м/с (это условие может быть выполнено, если выбрать указанную выше скорость пара при нормальной нагрузке). В расчёте принимаем ?п=20 м/с для основного расчёта и ?п=5 м/с - при 25% нагрузке.

Все рисунки (графики и номограммы) и пункты ссылаются на данный учебник:

«Енин В.И. Судовые паровые котлы.»



Используемая литература


1.Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки. / Учебник для ВУЗов. - СПб.: "Элмор", 2005

.Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки. / Учебник для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1993, 216 с.

.Енин В.И. Судовые паровые котлы. / Учебник для ВУЗов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984, 248 с.


Курсовая работа "Расчёт котла КВ1" котел мазут топливо баланс Задание

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ