Файл: Курсовая работа должна содержать исходные данные.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Курсовая работа

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.04.2024

Просмотров: 47

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
= 0,145 + 0,000314124,85 = 0,184 Вт/(мК).

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду:

нар = 9,3 + 0,058tст.нар = 9,3 + 0,05849,7 = 12,18 Вт/(м2К).

Термическое сопротивление теплопередаче:



Температура наружной поверхности стенки в 3-ем приближении:



Так как температура изменилась незначительно, приближения завершаем.

Размеры печи (заданы): длина L = 10 м; ширина В = 6 м; высота Н = 5 м.

Определяем суммарную поверхность стен печи (под печи не учитываем):

Fст = 2Н(L + B) + ВL = 25(10 + 6) + 610 = 220 м2.

Потеря теплоты через ограждения при установившемся режиме определяем по уравнению теплопередачи через плоскую стенку:



Расход топлива:



Относительные потери в окружающую среду:



Коэффициент полезного действия печи:

п = 100 – qух.газ – qос = 100 – 30,6 – 0,04 = 69,36 %.

Проверяем тепловой баланс:

BQрасп = Qспол + Qос + В(Qух.газ + Qнc + Qмех)

BQрасп = 0,419735628 = 14953 кВт

Qспол+Qос+В(Qух.газ+Qнc+Qмех) = 10375+ 6,13 +0,4197(10902+0+0) = 14956 кВт.

Тепловой баланс выполняется с допустимой погрешностью.
  1. Подбор котла-утилизатора




Для утилизации физического тепла дымовых газов, выходящих после технологических печей применяются котлы-утилизаторы (КУ). Это позволяет получить дополнительную продукцию в виде насыщенного или перегретого пара, горячей воды и приводит к экономии топлива на предприятии. На рисунке 2 представлен чертеж котла-утилизатора КУ-60-2М, производства ОАО «Энергомаш».



Рисунок 2 – Схема котла утилизатора КУ-60-2М
Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора приведена на рисунке 3.

Общее количество дымовых газов:



где tг = 650 0С – температура уходящих газов из печи;

Vпс = 12,044 м33 объем продуктов сгорания при сжигании 1 м3 газообразного топлива.




Рисунок 3 – Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора
По заданной температуре дымовых газов после печи tг = 650 0С и объему продуктов сгорания Vг = 61524 нм3/ч подбираем тип котла-утилизатора (Приложения Д [1]): КУ-60-2 с общим количеством дымовых газов 60000 нм3/ч.

Устанавливаем 1 котел-утилизатор.

Технические характеристики выбранного котла заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Технические характеристики котла-утилизатора КУ-60-2

Тип КУ и их количество

Расход дымовых газов, нм3

Давление пара, МПа

Температура, °С

Площадь нагрева, м2

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2

газов перед котлом

насыщенного пара

питательной воды

Испарительный пакет

Экономай­зер

Испаритель­ный пакет

Экономай­зер

КУ-60-2

65000

1,8

650

207,1

20

586

247

5,438

4,55


  1. Расчет испарительной поверхности



Задаемся двумя температурами газов за испарителем:





Последующий расчет для испарителя проводим для двух назначенных температур.

Энтальпия газов на входе в испаритель при температуре = 650 0С (рисунок 1):

= 980 кДж/м3.

Энтальпия газов на выходе из испарителя при температуре и

(рисунок 1):

= 445 кДж/м3;

= 597 кДж/м3.

Расход газов, проходящих через котел:



где n = 1 – число принятых КУ.

Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси:

Qисп1 = Gг( ) = 0,9817,09 (980 – 445) = 8960 кВт,

Qисп2 = Gг( ) = 0,9817,09 (980 – 597) = 6414 кВт,

где  = 0,98 – коэффициент сохранения тепла, учитывающий потери его в окружающую среду.

Большая и меньшая разность температур теплоносителей:

tб = – ts = 650 – 207,1 = 442,9 0С,

tм1 = – ts = 300 – 207,1 = 92,9 0С,

tм2 = – ts = 400 – 207,1 = 192,9 0С,

где ts = 207,1 0С – температура насыщенного пара при давлении в КУ р = 1,8 МПа.
Средний температурный напор, °С:





Средняя температура газов:

tг1 = 0,5( + ) = 0,5(650 + 300) = 475 0С,

tг2 = 0,5( + ) = 0,5(650 + 400) = 525 0С.

Определяем параметры газа при температуре tг1 = 475 0С по Приложению Г [1]:

  • кинематический коэффициент вязкости 1 = 65,410-6 м2/с;

  • коэффициент теплопроводности 1 = 0,0611 Вт/(мК);

  • критерий Прандтля Pr1 = 0,63.

Определяем параметры газа при температуре tг2 = 525 0С по Приложению Г [1]:

  • кинематический коэффициент вязкости 2 = 7310-6 м2/с;

  • коэффициент теплопроводности 2 = 0,0654 Вт/(мК);

  • критерий Прандтля Pr2 = 0,62.


Относительные поперечный и продольный шаги трубного пучка испарителя:

1 = s1 / dн = 0,086 / 0,032 = 2,688;

2 = s2 / dн = 0,07 / 0,032 = 2,188,

где dн = 0,032 м – наружный диаметр труб испарительного пучка;

s1 = 0,086 м – поперечный шаг трубного пучка;

s2 = 0,07 м – поперечный шаг трубного пучка.

Средний относительный диагональный шаг труб:



Коэффициент:



Коэффициент, учитывающий шаги трубного пучка, при 0,1 <  < 1,7 и любого 1:

Cs = 0,950,1 = 0,951,0630,1 = 0,956

Скорость движения дымовых газов:





где fг = 5,438 м2 – живое сечение для прохода газов (таблица 1).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб









где Сz = 1 – поправка на число рядов труб по ходу газов (при z > 10).

Коэффициент теплопередачи:

k1 = 1 = 0,784,36 = 59,05 Вт/(м2К);

k2 = 2 = 0,787,39 = 61,17 Вт/(м2К);

где  = 0,6…0,8 – коэффициент тепловой эффективности.

Тепловосприятие испарителя:

Qт1 = 0,001k1Ft1 = 0,00159,05 586224 = 7751 кВт,

Qт2 = 0,001k2Ft2 = 0,00161,17 586300 = 10753 кВт,

где F = 586 м2 – расчетная площадь нагрева испарителя (таблица 1).



Рисунок 4 – Определение температуры на выходе из испарительного пучка
По двум принятым значениям температур и полученным значениям Qисп и Qт производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строим зависимость Q = f( ) – рисунок 4. Точка пересечения прямых определяет температуру продуктов сгорания:




Так как расчетная = 307,5 309,5 0С отличается не более, чем на 10 0С от принятой температуры = 300 0С, принимаем коэффициент теплопередачи равным:

k1 = 54,93 Вт/(м2К).
Большая и меньшая разность температур теплоносителей:

tб = – ts = 650 – 207,1 = 442,9 0С,

tм = – ts = 307,5 309,5 – 207,1 = 100,4 102,40С

Средний температурный напор, °С:



Энтальпия газов на выходе из испарителя при температуре (рисунок 1):

= 456 590 кДж/м3;

Тепловосприятие испарителя:

Qт = 0,001kF1t = 0,00154,93 56,76586 232,5= 6901 7483 кВт.

  1. Расчет экономайзера



Задаемся двумя температурами газов за экономайзером (принимается в диапазоне температур 200…300 0С):



Последующий расчет для экономайзера проводим для двух назначенных температур.

Энтальпия газов на входе в экономайзер:

= 456 590 кДж/м3.

Энтальпия газов на выходе из экономайзера при температуре и (рисунок 1):

= 291 кДж/м3;

= 445 кДж/м3.

Количество теплоты, отданное газами в экономайзере:

Qэк1 = Gг( ) = 0,9815,66 16,56(456 590 – 291) = 2532 4852 кВт,

Qэк2 = Gг( ) = 0,9815,66 16,56(456 590 – 445) = 169 2190 кВт.

Принимаем противоточнуюсхему движения теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при сжигании в печи газообразного топлива.