Расчёт котла КВ1

Формат документа: doc
Размер документа: 0.5 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.




Теги: Лабораторная. Дипломная. Магистерская. Реферат. Курсовая. Контрольная. Диссертация. Доклад
  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.

БИНГО! Ты только что нашел решение своей проблемы! Только давай договоримся – ты прочтёшь текст до конца, окей? :)
Давай начистоту: тут один шлак, лучше закажи работу на author-24.pro и не парься – мы всё сделаем за тебя! Даже если остался один день до сдачи работы – мы справимся, и ты получишь Отлично по своему предмету! Только представь: ты занимаешься своим любимым делом, пока твои одногруппники теряют свои нервные клетки…
Проникнись… Это бесценное ощущение :)
Курсовая, диплом, реферат, статья, эссе, чертежи, задачи по матану, контрольная или творческая работа – всё это ты можешь передать нам, наслаждаться своей молодостью, гулять с друзьями и радовать родителей отличными оценками. А если преподу что-то не понравится, то мы бесплатно переделаем так, что он пустит слезу от счастья и поставит твою работу в рамочку как образец качества.
Ещё сомневаешься? Мы готовы подарить тебе сотни часов свободного времени за смешную цену – что тут думать-то?! Жизнь одна – не трать её на всякую фигню!
Перейди на наш сайт author-24.pro - обещаю, тебе понравится! :)
А работа, которую ты искал, находится ниже :)
















Курсовая работа
"Расчёт котла КВ1"
котел мазут топливо баланс

Задание

Таблица
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Тип котла
КВ1

2
Паропроизводительность

т/ч
40


3
Температура перегретого пара
tпе
C
340

4
Давление в барабане
Р
МПа
1,6

5
Температура питательной воды
tпв
C
70

6
Температура холодного воздуха
tхв
C
35

7
Температура горячего воздуха
tгв
C
35

8
Марка топлива
сернистый мазут 40 (Sрл=2%)

9
Температура топлива

C
110

10
КПД котла
ηк
%
-







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 С, питательной воды 70 С; к. п. д. 90%; Масса котла сухого 55 500 кг, с водой 60 000 кг.

Таблица 1. Расчётная характеристика рабочей массы мазута М40
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Знач. вел.
Доп. усл.

Объём воздуха и продуктов сгорания при α=1 и нормальных (стандартных) условиях:


теоретически необходимый объём воздуха
V0
м3/кг
10,45

объем трёхатомных газов
VRO2
м3/кг
1,57

теоретически объём азота
V0N2
м3/кг
8,25

теоретически объём водяных паров
V0H2O
м3/кг
1,45

суммарный теоретически объём газов V0r=VRO2+V0N2+V0H2O
V0г
м3/кг
11,28

Низшая теплота сгорания при Wp=2%
Qрн
кДж/кг
39800




Таблица2. Материальный баланс горения 1 кг топлива.
№ п/п
Наименование величины
Обозначение
Размерность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Марка топлива
-
Из задания
М40 (Sрл=2%)

2
Коэффициент избытка воздуха в топке
α

смотри Приложение
1,2

3
Теоретически необходимый объём воздуха
V0
м3/кг
из табл. 1
10,45

4
Объём углекислого газа
VRO2
м3/кг
из табл. 1
1,57

5
Объём водяных паров:



теоретический (α=1)
V0H2O
м3/кг
из табл. 1
1,45


избыточный (α>1)
VαH2O
м3/кг
0,0161∙(α-1)∙V0
0,034


действительный
VH2O
м3/кг
V0H2O+VαH2O
1,484

6
Суммарный объём дымовых газов:



теоретический (α=1)
V0г
м3/кг
из табл. 1
11,28


действительный

м3/кг
V0г+(α-1)∙V0
13,37

7
Объёмные доли продуктов сгорания:



углекислого газа
rRO2

VRO2/Vг
0,117


водяных паров
rH2O

VH2O/Vг
0,111


суммарная для трёхатомных газов
rп

rRO2+rH2O
0,228

8
Парциальные давления:



углекислого газа
pRO2
МПа
р∙rRO2
0,012


водяных паров
pH2O
МПа
р∙rH2O
0,011


суммарная для трёхатомных газов
pп
МПа
р∙rп
0,023

9
Давление в топке без наддува
р
МПа
принимаем
0,1


Таблица 3. Определение энтальпии дымовых газов Iг, кДж/кг, в зависимости от их температуры
tг, C
I0г
I0в
IαH2O


100
1557
1379
5
1838

200
3146
2780
10
3713

300
4783
4211
16
5641

400
6467
5664
21
7622

500
8193
7148
27
9650

600
9954
8674
33
11721

700
11761
10231
39
13847

800
13628
11809
45
16035

900
15528
13386
52
18257

1000
17459
15006
59
20519

1100
19396
16668
65
22795

1200
21366
18329
72
25105

1300
23334
19991
80
27411

1400
25370
21694
87
29796

1500
27384
23398
94
32158

1600
29430
25111
102
34555

1700
31491
26815
110
36963

1800
33566
28518
118
39387

1900
35665
30274
125
41845

2000
37749
32019
133
44286

2100
39862
33774
141
46758

2200
41979
35520
150
49232


Расчётные формулы

I0г = VRO2 ∙ (ct)CO2 + V0N2 ∙ (ct)N2 + V0H20 ∙ (ct)H2O
I0в = V0 ∙ (ct)вαH2O = VαH2O ∙ (ct)H2Oг = I0г + (α-1) ∙ I0в + IαH2O

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

t, C
(ct)CO2
(ct)N2
(ct)H2O
(ct)02
(ct)в

100
169
130
151
132
132

200
357
260
304
267
266

300
559
392
463
407
403

400
772
527
626
552
542

500
996
664
794
699
684

600
1222
804
967
850
830

700
1461
946
1147
1005
979

800
1704
1093
1335
1160
1130

900
1951
1243
1524
1319
1281

1000
2202
1394
1725
1478
1436

1100
2457
1545
1926
1637
1595

1200
2729
1696
2131
1800
1754

1300
2976
1850
2344
1963
1913

1400
3240
2009
2558
2127
2076

1500
3504
2164
2779
2294
2239

1600
3767
2323
3001
2461
2403

1700
4035
2482
3227
2629
2566

1800
4303
2642
3458
2796
2729

1900
4571
2805
3688
2968
2897

2000
4843
2964
3926
3139
3064

2100
5115
3127
4161
3307
3232

2200
5387
3290
4399
3483
3399




Таблица 4 (1 часть) Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Низшая теплота сгорания
Qрн
кДж/кг
из табл. 1
39800

2
КПД
ηк
%
Из задания
92

3
Тепловые потери



от химической неполноты сгорания
q3
%
смотри Приложение
0,5


в окружающую среду
q5
%
смотри Приложение
2



с уходящими газами
q2
%
100-(ηк+q3+q5)
5,5


4
Коэффициент избытка воздуха
α

из табл. 2
1,2

5
Температура воздуха



холодного
tх.в
C
Из задания
35


горячего
tг.в
C
Из задания
35

6
Количество теплоты вносимое воздухом



холодным в воздухоподогреватель
Qх.в
кДж/кг
α∙V0∙сх.в∙tх.в
441,09


горячим в топку
Qг.в
кДж/кг
α∙V0∙сг.в∙tг.в
448,56

7
Количество теплоты отданное в воздухоподогреватель
Qв.п
кДж/кг
Qг.в-Qх.в
7,46

8
Температура топлива

C
Из задания
110

9
Теплоёмкость топлива

кДж/(кг*К)
1,74+0,0025∙tт
2,135

10
Коэффициент сохранения тепла
φ

(100-q5)/100
0,98


11
Количество теплоты, вносимого в топку топливом

кДж/кг
cт∙tт
234,85


Таблица 4 (2 часть) Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.


12
Энтальпия уходящих газов
Iух
кДж/кг
(q2∙Qрн)/100+Qх.в+Qт
2864,94


13
Температура уходящих газов
tух
C
из диаграммы I-t
160


14
Энтальпия газов за последним элементом пароводяного тракта
Iз.э
кДж/кг
Iух+Qв.п/φ
2872,56


15
Температура газов за последним элементом пароводяного тракта
tз.э
C
из диаграммы I-t
240


16
Полезное тепловыделение в топке
Qв.т
кДж/кг
Qрн∙(100-q3)/100+Qг.в+Qт
40284

17
Паропроизводительность



полная

кг/с
Из задания
11,11



насыщенного пара

кг/с
Из задания
0



перегретого пара
Dпер
кг/с
Из задания
11,11


18
Теплота парообразования
r
кДж/кг
из таблицы водяного пара при pк
1931

19
Влажность пара, поступающего в пароперегреватель
1-x
%
принимается 1-x=0,1%
0,1

20
Энтальпия пара



сухого насыщенного
i"
кДж/кг
из таблицы водяного пара
-


влажного насыщенного
ix
кДж/кг
i"-r∙(1-х)/100
-


перегретого
iпер
кДж/кг
из таблицы водяного пара
3123

21
Энтальпия питательной воды
iп.в
кДж/кг
по tп.в из задания
292

22
Расчётный расход топлива
B
кг/с
(Dпер∙(iпер-iп.в)+Dн∙(ix-iп.в))/(Qрн∙ηк)
0,86


23
Испарительность топлива
u
кг/с
Dк/B
12,94



Таблица 5. Определение основных элементов топки, характеризующих общую компоновку котла
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Тепловое напряжение топочного объёма
qV
кВт/м3
смотри Приложение
800

2
Объём топки

м3
B∙Qрн/qV
42,73

3
Расчётная длина топки

м
смотри Приложение
4,37

4
Площадь стенки топочного фронта
Fт.ф
м2
Vт/Lт
9,78

5
Средняя длина парообразующих труб, освещённых излучением из топки:



пучка
lп
м
Выбирается в соответствии с эскизом котла
5,1


бокового экрана
lб.э
м
Выбирается в соответствии с эскизом котла
5,8

6
Угловой коэффициент лучевоспринимающих труб, пучка и бокового экрана
xп

смотри Приложение
1



xб.э


1

7
Лучевоспринимающая поверхность нагрева

м2
Lт∙(xп∙lп+xб.э∙lб.э)
47,63

8
Полная площадь стен, ограничивающих топочный объём
Fст
м3
Hл+2∙Fт.ф
67,19

9
Степень экранирования топки
ψ

Hл/Fст
0,71

10
Эффективная толщина излучающего слоя
s
м
3,6∙Vт/Fст
2,29


Таблица 6. Расчёт теплообмена в топке
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева
ζ

смотри Приложение
0,9

2
Произведение
ψζ

ψ∙ζ
0,64

3
Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева

кВт/м2
B∙Qв.т/(ζ∙Hл)
807,15


4
Теоретическая температура сгорания

C
из диаграммы I-t, по Iα=Qв.т
1950




К
tα+273
2223

5
Температура газов на выходе из топки
t'з.т
C
смотри Приложение
1300



Tз.т
К
t'з.т+273
1573

6
Энтальпия газов на выходе из топки
I'з.т
кДж/кг
из диаграммы I-t
25400

7
Коэффициент ослабления лучей топочной средой
k
1/(МПа*м)
из номограммы (рис. 6.10)
1,71

8
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
kps

k∙p∙s (p=0,1 МПа)
0,39

9
Степень черноты факела
αф

1-e-k∙p∙s
0,32

10
Степень черноты топки
αт

из номограммы (рис. 6.2) по αф∙ψ∙ζ
0,42

11
Расчётная температура газов на выходе из топки
tз.т
C
из номограммы (рис. 6.3)
1300


12
Энтальпия газов на выходе из топки
Iз.т
кДж/кг
из диаграммы I-t
27170


13
Количество теплоты переданной в топке

кДж/кг
(Iα-Iз.т)∙φ
12852



Таблица 7. (1 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Наружный диаметр трубы
d
м
смотри Приложение
0,029

2
Число рядов труб
z2

смотри Приложение
11

3
Поперечный шаг труб
s1
м
смотри Приложение
0,044

4
Продольный шаг
s2
м
смотри Приложение
0,05

5
Число труб в одном ряду
z1

Lт/s1
99

6
Средняя расчётная длина труб
lп
м
из табл. 5
5,1

7
Коэффициент, учитывающий неравномерность омывания
ξ

смотри Приложение
0,9

8
Расчётная поверхность нагрева труб
Hп
м2
π∙d∙lп∙z1∙z2+lп∙Lт
485,33

9
Полная поверхность нагрева пучка
H
м2
π∙d∙lп∙z1∙z2
507,62

10
Площадь сечения для прохода газов
F
м2
(Lт-z1∙d)∙lп
7,60

11
Эффективная толщина излучающего слоя
s
м
0,06


12
Температура газов на выходе из топки
tз.т
C
из табл. 6
1300


13
Энтальпия газов на выходе из топки
Iз.т
кДж/кг
из табл. 6
27170


14
Температура кипения воды при рабочем давлении
ts
C
из таблицы водяного пара по pк
234


Таблица 7. (2 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

15
Температура газов на выходе из первого пучка
t'п
C
принимается три значения по пункту 6.4
500
600
800




16
Энтальпия газов на выходе из первого пучка
I'п
кДж/кг
из диаграммы I-t
10250
12400
16800




17
Средняя температура газового потока
t'г
C
0,5∙(tз.т+t'п)
900
950
1050






T'г
К
t'г+273
1173
1223
1323




18
Расчётная средняя скорость газов
ω
м/с
B∙Vг∙T'г/(F∙273)
6,49
6,77
7,33




19
Количество теплоты, отданное газами
Q'п
кДж/кг
(Iз.т-I'п)∙φ
16582
14475
10163




20
Коэффициент загрязнения
ε
м2*К/Вт
смотри Приложение
0,008


21
Температура наружного загрязнения стенки труб
tс.з
C
ts+ε∙Q'п/Hп
234,27
234,24
234,17




22
Поправочные коэффициенты для определения αк
Cz

из номограмм (рис. 6.4, 6.5, 6.6)
0,92




Cs


0,98







0,92


23
Коэффициент теплоотдачи конвекцией



из номограммы
αн
Вт/м2*К
из номограммы (рис. 6.4, 6.6)
150
180
200





расчётный
αк
Вт/м2*К
αн∙Cz∙Cs∙Cф
124
149
165




24
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами
k
1/(МПа*м)
из номограммы (рис. 6.10)
14,48
14,01
13,06




25
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
kps

k∙p∙s (p=0,1 МПа)
0,09
0,09
0,08





Таблица 7 (3 часть) Расчёт теплообмена в пучке парообразующих труб
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

26
Степень черноты газового потока
a

из номограммы (рис. 6.9) по kps
0,08
0,08
0,08




27
Коэффициент, определяющий температурный режим


из графика (рис. 6.9)
0,98
0,98
0,98




28
Коэффициент теплоотдачи излучением



из номограммы
αн
Вт/м2*К
из номограммы (рис. 6.9)
180
200
220





расчётный
αл
Вт/м2*К
αн∙a∙Cг
14,89
16,02
16,48




29
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1
Вт/м2*К
ξ∙αк+αл
126,86
150,4
165,7




30
Коэффициент теплоотдачи
kп
Вт/м2*К
α1/(1+ε∙α1)
62,9
68,2
71,2




31
Разность температур теплообменивающихся сред



большая
∆tб
C
tз.т-ts
1066
1066
1066





меньшая
∆tм
C
t'п-ts
266
366
566




32
Температурный напор
∆tп
C
(∆tб-∆tм)/(2,3∙lg(∆tб/∆tм))
557,5
633,5
764,1




33
Количество теплоты, воспринимаемое поверхностью нагрева
Q"п
кДж/кг
kп∙Hп∙∆tп∙10-3/B
19835
24435
30769




34
Расчётное количество теплоты, переданное в пучке
Qп
кДж/кг
Графическим решением уравнений Q'п и Q"п (рис.6.17)
16200


35
Расчётная температура газов за пучком
tп
C

520


36
Энтальпия газов за пучком
Iп
кДж/кг
из диаграммы I-t
9800



Таблица 8. (1 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Температура пара



насыщенного
ts
C
из табл. 7
234


перегретого
tпер
C
из задания
340


средняя

C
0,5∙(ts+tпер)
287

2
Энтальпия пара



насыщенного
ix
кДж/кг
из табл. 4
2794


перегретого
iпер
кДж/кг
из табл. 4
3123

3
Удельный объём пара



насыщенного
υ"
м3/кг
из таблицы водяного пара
0,06662


перегретого
υпер
м3/кг
из таблицы водяного пара
0,085


средняя
υс
м3/кг
0,5∙(υ"+υпер)
0,07581

4
Количество теплоты, необходимое для перегрева пара до заданной температуры
Qпер
кДж/кг
(iпер-ix)∙u
40430


5
Температура газов за парообразующим пучком
tп
C
из табл. 7
520


6
Энтальпия газов за парообразующим пучком
Iп
кДж/кг
из табл. 7
9800


7
Энтальпия газов за пароперегревателем
Iз.п
кДж/кг
Iп-Qпер/φ
15988


8
Температура газов за пароперегревателем
tз.п
C
из диаграммы I-t
480




Таблица 8. (2 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

9
Средняя температура газового потока

C
0,5∙(tп+tз.п)
500





К
tг+273
773


10
Разность температур теплообменивающихся сред



большая
∆tб
C
tп-tс
233



меньшая
∆tм
C
tз.п-tс
193


11
Температурный напор
∆tпер
C
(∆tб-∆tм)/(2,3∙lg(∆tб/∆tм))
211


12
Диаметр труб



наружный

м
смотри Приложение
0,02


внутренний
dвн
м
смотри Приложение
0,023

13
Шаг труб



поперечный
s1
м
смотри Приложение
0,045


продольный
s2
м
смотри Приложение
0,05

14
Расчётная длина петли
Lпер
м
Выбирается в соответствии с эскизом котла
5,53

15
Поперечный размер (ширина) газохода
lпер
м
Выбирается в соответствии с эскизом котла
2,25

16
Количество труб в одном ряду
z1

lпер/s1+1
51

17
Площадь живого сечения для прохода газа
Fпер
м2
(lпер-(z1-1)∙dн)∙lпер/2
2,212

18
Расчётная скорость газового потока
ωг
м/с
B∙Vг∙Tг/(Fпер∙273)
14


19
Коэффициент неравномерности омывания поверхности нагрева
ξ

смотри Приложение
0,9


Таблица 8. (3 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе
№ п/п
Наименование величины
Обозначение
Размерность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

20
Поправочные коэффициенты для определения αк
Cz

из номограмм (рис. 6.4, 6.5, 6.6)
1,03



Cs


0,98






0,92


21
Коэффициент теплоотдачи конвекцией



из номограммы
αн
Вт/м2*К
из номограмм (рис. 6.4, 6.6)
94



расчётный
αк
Вт/м2*К
αн∙Cz∙Cs∙Cф
87,29


22
Коэффициент загрязнения
ε
м2*К/Вт
смотри Приложение
0,008

23
Температура наружного загрязнения стенки труб
tс.з
C
принимается tп+(3050)
550


24
Эффективная толщина излучающего слоя
s
м
0,063


25
Коэффициент ослабления луча трёхатомными газами
k
1/(МПа*м)
из номограммы (рис. 6.10)
22,51


26
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
kps

k∙p∙s (p=0,1 МПа)
0,14


27
Степень черноты газового потока
a

из номограммы (рис. 6.9) по kps
0,13



Таблица 8. (4 часть) Расчёт теплообмена в пароперегревателе
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

28
Коэффициент теплоотдачи излучением



из номограммы
αн
Вт/м2*К
из номограммы (рис. 6.9)
135



поправка на температурный режим



0,87



расчётный
αл
Вт/м2*К
αн∙a∙Cг
15,89


29
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1

ξ∙αк+αл
93,95


30
Средняя скорость пара в трубах пароперегревателя
ωп
м/с
смотри Приложение
20


31
Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к пару



из номограммы
αн
Вт/м2*К
из номограммы (рис. 6.11)
780



поправка на диаметр
Cd

из графика (рис. 6.11)
1


расчётный
α2
Вт/м2*К
αн∙Cd
780


32
Коэффициент теплопередачи
kпер
Вт/м2*К
α1/(1+(ε+1/α2)∙α1)
50,19


33
Поверхность нагрева пароперегревателя
Hпер
м2
B∙Qпер∙103/(kпер∙∆tпер)
20

34
Температура наружного загрязнения стенки труб
tс.з
C
tп+(1-ε∙1/α2)∙Qпер/Hпер
532





Таблица 10. Баланс по паропроизводительности и КПД
№ п/п
Наименование величины
Обозна- чение
Размер- ность
Расчётная формула или способ определения
Знач. вел.
Доп. усл.

1
Расход топлива
B
кг/с
из табл. 4
0,86


2
Низшая теплота сгорания топлива
Qрн
кДж/кг
из табл. 1
39800

3
Количество теплоты, переданной поверхности нагрева



в топке

кДж/кг
из табл. 6
12852



в парообразующем пучке
Qп
кДж/кг
из табл. 7
16200



в пароперегревателе
Qпер
кДж/кг
из табл. 8
40430



в воздухоподогревателе
Qвп
кДж/кг
из табл. 9




Сумма
ΣQк
кДж/кг
Qл+Qп+Qпер+Qвп
35848


4
Энтальпия влажного насыщенного пара и питательной воды
ix
кДж/кг
из табл. 4
2794



iп.в
кДж/кг
из табл. 4
292

5
Испарительность топлива
u
кг/кг
(ΣQк-Qпер)/(ix-iп.в)
15,54


6
Паропроизводительность

кг/с
u∙B
13,35


7
К. П. Д.
ηк
%
ΣQк∙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 α=Vд/V0. Коэффициент избытка воздуха α зависящее от вида топлива, качества его распыливания, технического совершенства топочных устройств, температуры воздуха и других факторов. Для вспомогательных котлов коэффициент избытка воздуха может составлять α=1,21,3. В расчёте принимаем α=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 1,52,5%. 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 520640 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 ζ лучевоспринимающей поверхности нагрева при мазутном отоплении выбирается равным 0,9 для лучевоспринимающих поверхностей, составленных из гладких труб. В расчёте принимаем ζ=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 11501300 C. В расчёте принимаем t'з.т=1300 C.
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 573,5(4,5); 44,53; 383 и 292,5 мм; для пароперегревателей 383; 292,5 и 252,5 мм; для воздухоподогревателей 44,52; 382 и 381,6 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+(1517 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≈(0,91,1)∙dн.
Для уменьшения поверхности нагрева пароперегревателя первый пучок труб можно выполнить и с увеличенным шагом: s1=(1,52,0)∙dн и s1=(1,51,7)∙dн
При расчёте в пучка парообразующих труб принимаем:
Шахматное расположение труб;
Диаметр трубы dн=292,5 мм;
Поперечный шаг труб s1=58 мм;
Продольный шаг s2=116 мм.
При расчёте в пароперегревателя принимаем:
Шахматное расположение труб;
Диаметр трубы dн=383 мм;
Поперечный шаг труб s1=76 мм;
Продольный шаг s2=150 мм.
При расчёте в воздухоподогревателя принимаем:
Коридорное расположение труб;
Диаметр трубы dн=381,6 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 ξ=0,9-1,0.
При расчёте в пучка парообразующих труб принимаем: ξ=0,9
При расчёте в пароперегревателя принимаем: ξ=0,9
При расчёте в воздухоподогревателя принимаем: ξ=0,9
Коэффициент загрязнения поверхности нагрева ε - 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 23 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 ε, 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 ε с изменением скорости газового потока для шахматных и коридорных пучков труб можно считать практически одинаковым. При увеличении скорости газов снижение ε 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 ε=0,0050,009 (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: ε=0,009
При расчёте в пароперегревателя принимаем: ε=0,009
При расчёте в воздухоподогревателя принимаем: ε=0,009
При нормальной нагрузке судового котла средняя скорость пар в трубах пароперегревателя должна составлять ωп=1520 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 25 м/с (это условие может быть выполнено, если выбрать указанную выше скорость пара при нормальной нагрузке). В расчёте принимаем ωп=20 м/с для основного расчёта и ωп=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.
X