Файл: Грузберг, Я. Ю. Судовые парогенераторы учебник.pdf

В соответствии с режимом задаются значениями коэффициента избытка воздуха, потерями химической неполноты сгорания и произ­ водят расчет горения, по данным которого строят диаграмму і—t.

Температуры рабочих тел — пара, воды и воздуха,— полученные в результате расчета, сравнивают с принятыми значениями; темпера­ туры перегретого пара, питательной воды за экономайзером и воздуха за воздухоподогревателем не должны отличаться от принятых более чем на 8— 10° С.

В заключение составляют окончательный тепловой баланс и вы­ числяют к. п. д. парогенератора. Расхождение между принятой и рас­ четной его величинами не должно превышать 0,5%. В противном слу­ чае необходимо задаться новым значением к. п. д. и повторить расчет во втором приближении.

Тепловой расчет утилизационных парогенераторов с достаточной точностью можно выполнить по упрощенным формулам, определяю­ щим мощность теплового потока:

отданной отработавшими газами

Q = b3N3( l — 0,01<7s) (2 V c h - 2 Vctyx) Вт;

воспринятой поверхностью нагрева

Q = k AtH,

необходимой для получения заданной паропроизводительности,

парогенератором, и поступающей в него питатель­ ной воды, Дж/кг.

Коэффициент теплопередачи следует принимать с учетом загряз­ нений по формуле

k = la K Вт/(м2-°С),

где ак — коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый обыч­

При плотном расположении трубных пучков рекомендуется при­ нимать £ = 0,5 -=- 0,55.

Коэффициент полезного действия парогенератора определяется по формуле

■м — ^ 0 *пв)

кb3N 32 V cti

146

Для определения величины 2Ѵс необходимо знать коэффициент избытка воздуха а, элементарный состав топлива и температуру от­ работавших газов tyx.

Для выполнения ориентировочных расчетов утилизационных па­ рогенераторов обычно принимают:

коэффициент избытка воздуха а = 2; температура газов для двухтактных двигателей внутреннего сго­

рания t± = 300° С, а для четырехтактных ДВС = 400° С. Средний элементарный состав топлива:

Сг = 86%, Нг = 13%, остальные Ог, Sr, Nr.

При этих условиях можно принять

ЕѴс?^36,3 кДж/(кг-°С).

Паропроизводительность парогенератора определяют по формуле

* -- *пв

Величина потери во внешнюю среду qb зависит от размеров парогене­ ратора и качества его изоляции и составляет 4—5%.

Удельная паропроизводительность парогенератора при qb = 5% может быть определена по формуле

I — *пв

Зависимость удельной паропроизводительности парогенератора от параметров вырабатываемого пара и типа двигателей внутреннего сгорания при tyx = 4 + 50° С и /пв = ts представлены графиком на рис. 23.

Глава XII

АЭРОДИНАМИКА ВОЗДУХОГАЗОПРОВОДОВ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ.

ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОДЫ И ПАРОВОДЯНОЙ с м е с и

В ПАРОГЕНЕРАТОРЕ

§ 43. Способы создания тяги

Горение топлива немыслимо без правильной организации подвода к нему воздуха и непрерывного отвода газов из парогенератора. Ха­ рактер и скорость движения воздуха и газов играют важную роль в рабочем процессе парогенератора и, в частности, в теплообмене, Движение воздуха и газов обеспечивается при наличии разности ме­ жду статическим давлением воздуха, поступающего для дутья, и ста­ тическим давлением уходящих дымовых газов. Сила, созданная раз­ ностью статических давлений воздуха и д ы м о в ы х г а з о в , н а з ы в а е т с я

тягой.

При движении воздуха и газов внутри парогенератора возникает сопротивление трения. Кроме того, в отдельных местах воздухогазопроводов появляются дополнительные сопротивления, вызванные из­ менением формы или направления канала. Эти сопротивления назы­ ваются местными. Сила тяги расходуется на преодоление всех сопро­ тивлений, встречающихся при движении, и на создание скорости воз­ духа и газов, обеспечивающей эффективное использование тепла.

Тяга может быть естественной, возникающей благодаря наличию дымовой трубы, и искусственной, создаваемой специальными тяго­

откуда можно определить необходимую высоту дымовой трубы:

Сечение дымовой трубы определяют по объему дымовых газов и их скорости. Скорость газов при естественной тяге рекомендуется при­ нимать равной 6— 10 м/с. Площадь поперечного сечения дымовой трубы

При естественной тяге высота трубы имеет важное значение, так как при малой самотяге в топку поступит меньше воздуха, чем тре-

148

буется для сжигания топлива при данной нагрузке, и не будет достиг­ нута необходимая паропроизводительность парогенератора. У глав­ ных парогенераторов морских судов высота дымовой трубы обычно не превышает 20—25 м и поэтому самотяга относительно невелика (0,10—

— 0,15 кН/м2).

Современные судовые парогенераторы имеют развитые хвостовые поверхности нагрева, газовое сопротивление в них составляет 0,3 —

Рис. 79. Общая компоновка вентилятора парогенератора

0,5 кН/м2, а полное сопротивление газовоздушного тракта пароге­ нератора достигает 1—2 кН/м2. При этих условиях самотяга оказы­ вается недостаточной и приходится устанавливать специальные тяго­ дутьевые устройства для создания искусственной движущей силы. Искусственную тягу можно создать при помощи дымососа или паро­ вых устройств (эжекторов, сифонов), а искусственное дутье — венти­ лятором.

Современные парогенераторы, работающие на мазуте и имеющие полностью герметический кожух, снабжаются только вентилятором, что позволяет создать более компактную и экономичную установку.

149

Воздух и тяга регулируются путем изменения производительности и напора вентиляторов и дымососов. В настоящее время применяют различные методы регулирования: 1) изменением частоты вращения вентилятора, а вместе с ним его производительности и напора; 2) на­ правляющими аппаратами; 3) дроссельными заслонками, изменяю­ щими проходные сечения в воздухо- и газопроводах.

Наиболее дешевым и в то же время экономичным является регу­ лирование направляющими аппаратами. По сравнению с регулирова­ нием простыми шиберами оно дает экономию расхода электроэнергии на тягу и дутье в пределах 10—20%. Направляющие аппараты состоят обычно из 12—18 заслонок секторной формы, расположенных ради­ ально по торцовому сечению всасывающего патрубка.

На рис. 79 показана общая компоновка вентилятора судового па­ рогенератора.

§ 44. Расчет сопротивлений

Сопротивления воздухопроводов и газоходов определяют с учетом сопротивления трения, а также местных сопротивлений.

Сопротивления трения. Для определения сопротивлений трения используют два основных типа расчетных формул, в зависимости от характера омывания (продольного или поперечного) парогенератор­ ных поверхностей воздухом и газами.

Сопротивление трения при продольном потоке и наличии тепло­ обмена вычисляют по формуле

где I — длина трубы или канала, м.

При отсутствии теплообмена (воздушные каналы) формула для

РсТ

Эквивалентный диаметр d3 определяется в соответствии с рекомен­ дациями § 33. Для воздушных каналов, имеющих прямоугольное се­ чение,

где s — полный периметр сечения канала, м; а, Ъ — поперечные размеры канала, м.

150