Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплотехника Студент гр. Гр2011 М. Н. Осокин.docx
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 30
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
топлива скла-дываются из трех составляющих: потерь теплоты топлива со шлаком, потерь теплоты с провалом топлива под колосниковую решетку и потерь теплоты с частичками топлива, уносимыми уходящими газами, и также принимаются в зависимости от вида топлива и типа топки согласно таблиц А.7, А.8 приложений
1.7 Потери теплоты q5, %в окружающую среду
Потери теплоты q5, %в окружающую среду зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции.
В данном случае
По полученным данным можно начертить схему рассчитанного теплового баланса (рисунок 1.1).
Q1 =
кДж/кг
q1 = 73,72 %
Q2 =
кДж/кг
q2 = 8,12 %
Q3 =
кДж/кг
Q4 = 0 кДж/кг
q3 = 0,5 %
q4 = 0 %
Q5 =
кДж/кг
q5 = 17,66 %
Рисунок 1.1 – Схема теплового баланса парогенераторной установки
Вывод
Самая большая в %-м соотношении в нашем задании стала теплота, полезно использованная в котолоагрегате, т. е. расходуемая на получение пара
q1 = 73,72 % (соответствует диапазону 60-90 %). За 100 % мы принимаем располагаемое количество тепла, вносимое в топку. Далее рассчитали по формулам потерю теплоты q2 = 8,12 % с уходящими газами и определили потерю теплоты q5 = 17,66 % в окружающую среду, которая зависит от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции, т. е. путем вычитания из полезно использованной теплоты всех остальных. Получили и изобразили графически схему теплового баланса парогенераторной установки.
1.3. Назовите основные виды топлив и опишите основные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива.
Топливо - горючие вещества, используемые для получения тепла. В широком смысле, под топливом понимают, один из видов потенциальной энергии (энергоноситель).
Различают: естественное топливо (непосредственно существующее в природе) – древесина, уголь, торф, природный газ, и искусственное (являющееся продуктом переработки естественного топлива) – древесный уголь, мазут, искусственные газы. В зависимости от величины теплоты сгорания различают: высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное топливо.
Основные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от вида используемого топлива различают: газовые котлы, жидкотопливные котлы, твердотопливные котлы, электрические котлы и комбинированные котлы.
1)Основные характеристики твердого топлива.
Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктами разложения органической массы растений. Твердые топлива можно разделить:
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, серы - S) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Свойства топлива как горючего материала определяются составом его в сухом беззольном состоянии (обозначается индексом «daf»). В него включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой.
Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sсdaf =100%,
где Sc - суммарное содержание горючей серы, %.
Горючими в органическом топливе являются: углерод, водород и сера.
С увеличением возраста топлива:
- содержание углерода увеличивается (от 40 у древесины до 93 % у антрацита);
- содержание водорода - слегка уменьшается (от 6 до 2 %);
- содержание кислорода уменьшается (от 42 до 2 %).
При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО2.
При сгорании серы образуется токсичный сернистый ангидрид SO2 и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид SO3. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна.
При сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных топках образуются сильнотоксичные оксид NO и диоксид NO2 (при температуре свыше 1200 °С они образуются также и из атмосферного азота).
Топливо в том виде, в котором оно сжигается в технических устройствах, характеризуется его рабочим состоянием (индекс r). В его состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:
Cr + Hr+ Or + Nr+ S r+Ar+Wr=100%.
Влажность топлива определяется по ГОСТ высушиванием навески при 105—110 °С. Максимальная влажность в рабочем состоянии доходит до 50 % и более и определяет экономическую целесообразность использования данного горючего материала и возможность его сжигания.
Состав топлива в сухом состоянии:
Cd + Hd + Od + Nd + Sd+Ad =100%.
Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые вместе с ним при добыче. В соответствии с существующими санитарными нормами образующуюся при сгорании топлива золу необходимо улавливать.
Процентное содержание: Sсdaf до 9 %; Cdaf до 93 %; Ndaf - 1 – 2 %; Wr до 50 %; Ad – 50 % и более.
При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углеродсодержащий остаток. Суммарное количество выделяющихся летучих веществ увеличивается с ростом температуры и времени выдержки. Этот процесс в основном заканчивается при 700—800 °С. По ГОСТ выход летучих Vdaf в процентах на сухое беззольное состояние определяется путем прокаливания 1 г топлива в закрытом тигле при 850±10 °С в течение 7 мин. Выход летучих является важнейшей характеристикой топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем больше выход летучих, т. е. чем больше сухой беззольной массы превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь это топливо и легче поддерживать устойчивое горение. Органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти целиком переходит в летучие вещества (Vdaf = 85 - 90 %), в то время как у антрацитов Vdaf =3 - 4 %. Именно большой выход летучих определяет хорошую горючесть древесины.
К характеристикам твердого топлива также относят свойства кокса и теплоту сгорания.
2)
2 Расчет тепловых потерь наземного паропровода
Для подачи пара имеется паропровод диаметром Dнар/Dвн и длиной L. Начальная температура пара t1 при давлении Р1. Требуется рассчитать δиз изоляции так, чтобы у потребителя температура пара была не ниже t2 при Р2, если температура окружающей среды τ0, скорость протекания пара w.
2.1 Исходные данные
Для решения задания используем следующие исходные данные:
2.2 Допустимые тепловые потери при наличии изоляции
Тепловые потери в наземных паропроводах достигающие 5-6 % от общего количества транспортируемого тепла понижают температуру теплоносителя. Если потери велики, требуется дополнительный расход топлива. Зависят тепловые потери от физических свойств теплоизоляции, перепада температур между теплоносителями и окружающей средой, от наличия соединительных фланцев, задвижек и других деталей, которые невозможно покрыть равномерным слоем тепловой изоляции
Для расчета тепловой изоляции применяются обычные формулы теплопередачи.
При расчете изоляции следует придерживаться следующего порядка. Сначала устанавливаются допустимые тепловые потери объекта при наличии изоляции. Эти потери определяются, исходя из технических условий процесса.
Если теплоноситель – пар с массовым расходом
1.7 Потери теплоты q5, %в окружающую среду
Потери теплоты q5, %в окружающую среду зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции.
В данном случае
По полученным данным можно начертить схему рассчитанного теплового баланса (рисунок 1.1).
Q1 =
кДж/кгq1 = 73,72 %
Q2 =
кДж/кгq2 = 8,12 %
Q3 =
кДж/кгQ4 = 0 кДж/кг
q3 = 0,5 %
q4 = 0 %
Q5 =
кДж/кгq5 = 17,66 %
Рисунок 1.1 – Схема теплового баланса парогенераторной установкиВывод
Самая большая в %-м соотношении в нашем задании стала теплота, полезно использованная в котолоагрегате, т. е. расходуемая на получение пара
q1 = 73,72 % (соответствует диапазону 60-90 %). За 100 % мы принимаем располагаемое количество тепла, вносимое в топку. Далее рассчитали по формулам потерю теплоты q2 = 8,12 % с уходящими газами и определили потерю теплоты q5 = 17,66 % в окружающую среду, которая зависит от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции, т. е. путем вычитания из полезно использованной теплоты всех остальных. Получили и изобразили графически схему теплового баланса парогенераторной установки.
1.3. Назовите основные виды топлив и опишите основные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива.
Топливо - горючие вещества, используемые для получения тепла. В широком смысле, под топливом понимают, один из видов потенциальной энергии (энергоноситель).
Различают: естественное топливо (непосредственно существующее в природе) – древесина, уголь, торф, природный газ, и искусственное (являющееся продуктом переработки естественного топлива) – древесный уголь, мазут, искусственные газы. В зависимости от величины теплоты сгорания различают: высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное топливо.
Основные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от вида используемого топлива различают: газовые котлы, жидкотопливные котлы, твердотопливные котлы, электрические котлы и комбинированные котлы.
1)Основные характеристики твердого топлива.
Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктами разложения органической массы растений. Твердые топлива можно разделить:
-
Торф - самое молодое. Представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Выход летучих до 70 %. Высокая влажность 40 – 50 %. Низкая теплота сгорания 8,38 – 10,48 МДж/кг. -
Бурые угли. Плотность 500 – 1300 кг/м3. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 10,0 – 17,0 МДж/кг. Выход летучих 40 – 50 %. Влажность 30 – 58 %. -
Каменные угли. Плотность 1150 – 1500 кг/м3. Обладают повышенной прочностью и меньшей пористостью, чем бурые. Высшая теплота сгорания во влажном беззольном состоянии более 24,0 МДж/кг. Выход летучих более 9 %. -
Антрацит. Плотность 1400 – 1700 кг/м3. Наиболее старый из всех. Выход летучих на менее 9 %. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 23,0 – 27,0 МДж/кг. -
Древесина. Является возобновляемым твердым топливом. Доля ее в энергобалансе мира сейчас чрезвычайно невелика.
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, серы - S) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Свойства топлива как горючего материала определяются составом его в сухом беззольном состоянии (обозначается индексом «daf»). В него включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой.
Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sсdaf =100%,
где Sc - суммарное содержание горючей серы, %.
Горючими в органическом топливе являются: углерод, водород и сера.
С увеличением возраста топлива:
- содержание углерода увеличивается (от 40 у древесины до 93 % у антрацита);
- содержание водорода - слегка уменьшается (от 6 до 2 %);
- содержание кислорода уменьшается (от 42 до 2 %).
При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО2.
При сгорании серы образуется токсичный сернистый ангидрид SO2 и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид SO3. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна.
При сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных топках образуются сильнотоксичные оксид NO и диоксид NO2 (при температуре свыше 1200 °С они образуются также и из атмосферного азота).
Топливо в том виде, в котором оно сжигается в технических устройствах, характеризуется его рабочим состоянием (индекс r). В его состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:
Cr + Hr+ Or + Nr+ S r+Ar+Wr=100%.
Влажность топлива определяется по ГОСТ высушиванием навески при 105—110 °С. Максимальная влажность в рабочем состоянии доходит до 50 % и более и определяет экономическую целесообразность использования данного горючего материала и возможность его сжигания.
Состав топлива в сухом состоянии:
Cd + Hd + Od + Nd + Sd+Ad =100%.
Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые вместе с ним при добыче. В соответствии с существующими санитарными нормами образующуюся при сгорании топлива золу необходимо улавливать.
Процентное содержание: Sсdaf до 9 %; Cdaf до 93 %; Ndaf - 1 – 2 %; Wr до 50 %; Ad – 50 % и более.
При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углеродсодержащий остаток. Суммарное количество выделяющихся летучих веществ увеличивается с ростом температуры и времени выдержки. Этот процесс в основном заканчивается при 700—800 °С. По ГОСТ выход летучих Vdaf в процентах на сухое беззольное состояние определяется путем прокаливания 1 г топлива в закрытом тигле при 850±10 °С в течение 7 мин. Выход летучих является важнейшей характеристикой топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем больше выход летучих, т. е. чем больше сухой беззольной массы превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь это топливо и легче поддерживать устойчивое горение. Органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти целиком переходит в летучие вещества (Vdaf = 85 - 90 %), в то время как у антрацитов Vdaf =3 - 4 %. Именно большой выход летучих определяет хорошую горючесть древесины.
К характеристикам твердого топлива также относят свойства кокса и теплоту сгорания.
2)
2 Расчет тепловых потерь наземного паропровода
Для подачи пара имеется паропровод диаметром Dнар/Dвн и длиной L. Начальная температура пара t1 при давлении Р1. Требуется рассчитать δиз изоляции так, чтобы у потребителя температура пара была не ниже t2 при Р2, если температура окружающей среды τ0, скорость протекания пара w.
2.1 Исходные данные
Для решения задания используем следующие исходные данные:
-
внутренний диаметр паропровода,Dвн = 150 мм; -
наружный диаметр паропровода без изоляции,Dнар = 160 мм; -
скорость движения пара,w = 10 м/с; -
количество арматурных соединений,n = 2 шт.; -
вид изоляции, совелит В -
длина паропровода,L = 180 м; -
начальная температура пара, t1 = 300 °C; -
конечная температура пара, t2 = 265 °C; -
начальное давление пара, P1 = 1,5 МПа; -
конечное давление пара, Р2 = 1,2 МПа; -
температура окружающей среды, τ0 = 18 °С.
2.2 Допустимые тепловые потери при наличии изоляции
Тепловые потери в наземных паропроводах достигающие 5-6 % от общего количества транспортируемого тепла понижают температуру теплоносителя. Если потери велики, требуется дополнительный расход топлива. Зависят тепловые потери от физических свойств теплоизоляции, перепада температур между теплоносителями и окружающей средой, от наличия соединительных фланцев, задвижек и других деталей, которые невозможно покрыть равномерным слоем тепловой изоляции
Для расчета тепловой изоляции применяются обычные формулы теплопередачи.
При расчете изоляции следует придерживаться следующего порядка. Сначала устанавливаются допустимые тепловые потери объекта при наличии изоляции. Эти потери определяются, исходя из технических условий процесса.
Если теплоноситель – пар с массовым расходом
