Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Расчет судового парового котла КВГ-25

Расчет судового парового котла КВГ-25

Характеристика и виды паровых котлов. Тепловая схема установки. Принципы определения конструктивных размеров топки. Составление предварительного теплового баланса и определение расхода топлива. Экономические показатели котла. Сущность работы экономайзера.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 29.03.2015
Размер файла 611,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра : СЭУ

Курсовая работа

по дисциплине : СПК

на тему : « Расчет судового парового котла КВГ - 25»

Выполнил:

Курсант СМФ

Группы 2101

Слабченко М.В.

г. Одесса-2015г.

Вступление

Водотрубные котлы, которые нашли широкое применение на судах транспортного флота, различаются, главным образом, конструктивной компоновкой поверхностей нагрева. В дополнение к общей классификации, рассматриваемую большую группу водотрубных агрегатов в судовой практике обычно подразделяют на три основных типа:

секционные

однопроточные

вертикально-водотрубные

Секционные котлы применяются на судах старой постройки. Судовые установки с поршневыми машинами оборудовались секционными котлами трехходового типа. Такая конструкция позволяла использовать для поверхностей нагрева трубы большого диаметра, что облегчало их внутреннюю очистку, необходимую при работе на питательной воде пониженного качества, загрязненной маслом и накипеобразующими солями.

В установке, имеющей в качестве главного двигателя паровую турбину, питательная вода не содержит масла. Вследствие этого котельные трубы практически не требуют внутренней механической очистки и могут иметь малый диаметр. Секционные агрегаты с малым диаметром труб выполняли более простой конструкции - одноходового типа - без газонаправляющих перегородок и применяли их на некоторых судах с паротурбинными установками. Их теплотехнические характеристики близки к характеристикам однопроточных и вертикально-водотрубных котлов. Однако секционные агрегаты могут быть построены на меньшую паропроизводительность и более низкие параметры пара. Для паропроизводительности более 4000 - 25000 кг/ч применялись однопроточные котлы. Рабочее давление пара в таких котлах обычно не превышает 3,5 МПа; имеются единичные случаи применения давления до 4,5 МПа с температурой перегретого пара 400 - 450 єС.

Ограничение паропроизводительности и давления пара в секционных агрегатах объясняется наличием волнистых камер. Технология изготовления таких камер довольно сложна; при повышении давления пара толщина стенок камер должна быть увеличена, что усложняет производство и повышает его стоимость. При одновременном возрастании давления и паропроизводительности стоимость постройки будет еще больше, так как потребуется большое количество волнистых камер и лючков.

Из рассмотренных главнейших особенностей секционных котлов можно заключить, что данные агрегаты по своим характеристикам превосходят своих предшественников - огнетрубные оборотные котлы, однако и они значительно устарели и уступают однопроточным котлам.

Однопроточный котел имеет два основных барабана: пароводяной и водяной, соединенных трубками. Эти трубки образуют с горизонтальной плоскостью угол 45 - 70 є, что обеспечивает удовлетворительное омывание дымовыми газами поверхностей нагрева без дополнительных газонаправляющих перегородок. Обязательным элементом топки такого котла является боковой экран, образующий сплошную или разреженную стенку труб, которая воспринимает лучистое тепло. Очень часто экранные поверхности нагрева устанавливают и на задней стенке топки, иногда экранируют фронт. Односторонний ход газов позволяет сделать компактной поверхность нагрева конвективного пучка труб, внутри которого размещают пароперегреватель.

Однопроточные агрегаты всегда имеют хвостовые поверхности нагрева: экономайзер и воздухоподогреватель (либо по отдельности). Их общая конструктивная компоновка довольно проста и удобна в обслуживании.

В условиях современного состояния отечественного морского флота в ближайшие годы не предполагается пополнения транспортными судами с паротурбинными установками.

Краткое описание котла

Главный котел КВГ-25 состоит из корпуса, пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя, собранных в сварном металлическом корпусе.

Котел имеет два контура циркуляции. Первый контур образован боковым экраном , четырьмя рядами трубок приточного пучка и двумя рядами необогреваемых опускных трубок , замкнутых на паровом коллекторе и экранном коллекторе. Боковой ряд выполнен сплошным однорядным. Концы трубок экрана в районе присоединения их первому коллектору разведены в два ряда. Опускные трубки расположены за боковым экраном, также сведены в средней части в один ряд. У коллекторов расположены щиты, изготовленные из жаростойкой стали, которые предотвращают нагрев опускных трубок в районе разведения экранных трубок. Второй контур циркуляции образован 13-ю рядами трубок конвективного пучка, опускных трубок, расположенные в кожухе котла и закрепленных в паровом и водяном , коллекторах. Трубки притопочных и конвективных пучков расположены в шахматном порядке.

Трубки бокового экрана, конвективного и при точного пучков, а также опускные трубки первого контура закрепляются в коллекторах вальцованием. Опускные трубки второго контура циркуляции приварены к штуцерам парового водяного коллекторов. Паровой коллектор со штампованными днищами выполнен сварным. Обшивка коллектора сварена из двух листов разной толщины. Нижний утолщенный лист позволяет повысить прочность коллектора в местах ослабленными отверстиями трубок.

Пароперегреватель вертикальный, петлевой, четвероходовой. В качестве топлива используется мазут марки 40.

Тепловая схема установки

ОП I и II- парообразующие поверхности;

ПП - пароперегреватель;

ЭК I - секции экономайзера;

ТВД и ТНД - соответственно турбина высокого и низкого давления;

ПН - питательный насос.

Цикл Ренкина в T - S координатах

1-2 - адиабатный процесс расширения пара в турбине;

2-3 - конденсация пара в конденсаторе;

3-4 - повышение температуры в питательном насосе;

4-5 - повышение температуры воды вплоть до начала кипения;

5-6 - испарение с зеркала (изотермический);

6-1 - перегрев пара в пароперегревателе.

Рис. 3

Таблица 1 Определение конструктивных размеров топки

№

Наименование рассчитываемой величины

Размерность

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Передний фронт

Задний фронт

Боковая стенка

Притопочная стенка

Стенка пода топки

Суммарное значение

1

Длина стенок топки

м

l'

По эскизу

3,40

3,40

6,50

4,50

0,30

-

2

Ширина стенок топки

м

b'

По эскизу

2,10

2,10

2,98

2,98

2,90

 

3

Площадь стен, окружающих топку

м2

F

7,14

7,14

19,37

13,41

0,87

47,93

4

Длина экранов топки

м

l

По эскизу

 

 

6,50

4,70

 

 

5

Ширина экранов топки

м

b

По эскизу

 

 

2,90

2,90

 

 

6

Площадь экранов топки

м

H

 

 

1,00

0,89

 

 

7

Длина топки

м

lт

По эскизу

 

 

18,85

12,13

 

30,98

8

Объем топки

м

Vт

2,98

9

Степень экранирования топки

-

21,28

10

Толщина излучающего слоя пламени

м

sт

0,65

Таблица 2 Определение основных контурных размеров рассчитываемых элементов котла

№

Наименование рассчитываемой величины

Размерность

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Первый испарительный пучок

Пароперегреватель

Второй испарительный пучок

1-я секция экономайзера

2-я секция экономайзера

1

Расположение трубок

___

__

По эскизу

шахматное

2

Наружный диаметр трубок

м

dн

По эскизу

0,0455

0,025

0,029

0,029

0,038

3

Внутренний диаметр трубок

м

dвн

По эскизу

0,0395

0,02

0,024

0,023

0,034

4

Поперечный шаг трубок

м

s1

По эскизу

0,091

0,04

0,048

0,044

0,06

5

Продольный шаг трубок

м

s2

По эскизу

0,06

0,04

0,06

0,044

0,052

6

Эффективно омываемая газами длина трубок

м

l

По эскизу

4,7

7

3,6

2,9

3,5

7

Расстояние между осями крайних трубок в ряду

м

L

По эскизу

2,9

2,9

2,9

1,9

2,8

8

Количество трубок в ряду

__

z1

32

73

61

44

47

9

Количество рядов трубок

__

z2

По эскизу

4

5

12

23

39

10

Число перегородок (поворотов) по высоте (шири не) паровоздухогазоходов

__

n

По эскизу

1

1

1

1

1

11

Площадь сечения для прохода газов (воздуха, пара) с наружной стороны трубок

м2

Fн

3,61

3,90

2,12

0,97

1,88

12

Площадь поверхности с шахматным расположением трубок

м2

H

84,7

199,3

238,1

-

678,0

13

Относительный шаг трубок в ряду

-

sтр

2,000

1,600

1,655

1,517

1,579

14

Относительный шаг рядов трубок

-

sр

1,3187

1,6000

2,0690

1,5172

1,3684

15

Относительный диагональный шаг трубок

-

sд

1,6550

1,7889

2,2283

1,6963

1,5798

16

Коэффициент, учитывающий геометрическое расположение трубок

-

1,5268

0,7606

0,5334

0,7428

0,9985

17

Поправка на геометрическую компоновку при шахматном расположении трубок

-

Cs

0,3547

0,3308

0,3193

0,3300

0,3399

18

Поправка на число рядов при шахматном расположении трубок

-

Cz

при

при ? 10

0,8439

1,0000

1,0000

1,0000

1,0000

19

Эквивалентная толщина излучающего газового слоя при наружном омывании (газами) трубок

м

s

0,0966

0,0508

0,0877

0,0504

0,0599

Таблица 3 Определение количества продуктов сгорания и объемных долей трехатомных газов

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1

Марка топлива

-

-

По заданию

2

Элементарный состав рабочей массы топлива:

углерод

водород

сера

кислород

азот

зола

вода

CР

HР

SР

OР

NР

AР

WР

%

%

%

%

%

%

%

По заданию

По заданию

По заданию

По заданию

По заданию

По заданию

По заданию

84

10

2

0,3

0,2

0,5

3

3

Коэффициент избытка воздуха

-

По заданию

1.24

4

Содержание влаги в воздухе

WВ

-

По заданию

0,008

5

Объем воздуха, теоретически необходимый для сгорания 1кг топлива

10,17

6

Объем углекислого и сернистого газов

1,576

7

Объем водяных паров (теоретический)

1,284

8

Объем водяных паров (при заданном )

1,31

9

Объем азота (теоретический)

8,039

10

Объем азота (при заданном )

9,647

11

Объем кислорода

0,427

12

Суммарный объем продуктов сгорания

VГ

12,96

13

Объемная доля водяных паров

-

0,101

14

Объемная доля углекислого и сернистого газов

-

0,122

15

Суммарная доля трехатомных газов (с учетом водяных паров)

-

+

0,223

Таблица 4 Cоставление предварительного теплового баланса и определение расхода топлива

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1

Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива

Из таблиц для заданной марки топлива

38877

2

Температура холодного воздуха, поступающего в воздухоподогреватель

Принимается в пределах 20 - 50

40

3

Температура подогретого воздуха, поступающего в топку

При проверочно-конструктивном расчете принимают по заданию

165

4

Теплоемкость сухого холодного воздуха при температуре, равной

Из таблицы приложения 3 , по

1,2984

5

Теплоемкость сухого подогретого воздуха при температуре, равной

Из таблицы приложения 3 , по

1,3048

6

Теплоемкость водяного пара при tХВ

Из таблицы приложения 3 , по

1,4987

7

Теплоемкость водяного пара tГВ

Из таблицы приложения 3 , по

1,5163

8

Тепло, содержащееся во влажном холодном воздухе на входе в воздухоподогреватель

643,5

9

Тепло, внесенное влажным подогретым воздухом в топку

2667,7

10

Тепло, полученное воздухом в воздухоподогревателе

-

2024,2

11

Температура холодного топлива перед топливоподогревателем

Принимаем равной в пределах 20-50

30

12

Температура подогретого топлива поступающего к форсункам (в топку)

По рекомендации для данной марки топлива

100

13

Теплоемкость холодного топлива

1,8129

14

Теплоемкость подогретого топлива

1,9887

15

Тепло, содержащееся в холодном топливе на входе в топливоподогреватель (физическое тепло холодного топлива)

54,4

16

Тепло, внесенное 1 кг подогретого топлива в топку (физическое тепло подогретого топлива)

198,9

17

Тепло, полученное топливом в топливоподогревателе

-

144,5

18

Располагаемое тепло на 1 кг топлива

39021,5

19

Потеря тепла от химического недожога (в процентах от )

%

Выбираем в пределах 0,2 - 0,8 %

0,50

20

Потеря тепла в окружающую среду

%

Выбираем в пределах 0,5 - 2 %

1,20

21

Энтальпия уходящих газов

По диаграмме I -t , по

2968

22

Температура уходящих газов

По заданию

165

23

Потеря тепла с уходящими газами

%

5,8

24

КПД парогенератора

%

92,5

25

Коэффициент сохранения тепла

-

0,988

26

Полное тепловыделение в топке (с учетом тепла полученного воздухом и топливом от окружающей среды)

41548,5

27

Адиабатная температура в топке

По диаграмме I -t , по

1880

2153

28

Давление питательной воды на входе в экономайзер

4,88

29

Температура питательной воды на входе в экономайзер

По заданию

165

30

Энтальпия питательной воды

По таблицам водяного пара

по и

699,0

31

Давление насыщенного пара

По заданию

4,21

32

Теплота парообразования

По таблицам водяного пара

по

1695,0

33

Степень сухости насыщенного пара

-

Принимаем

0,980

34

Энтальпия кипящей воды в паровом котле

По таблицам водяного пара

по

1103

35

Энтальпия влажного насыщенного пара на входе в пароперегреватель

+

2764,1

36

Полная паропроизво-

дительность парового котла (по насыщенному пару)

По заданию

6,30

37

Количество перегретого пара в первичном (основном) пароперегревателе

По заданию

6,30

38

Давление перегретого пара на выходе из пароперегревателя

По заданию

4,00

39

Температура перегретого пара

По заданию

465

40

Энтальпия перегретого пара

По таблицам водяного пара

по и

3364,0

41

Расчетный расход топлива

0,4652

Таблица 5 Расчет теплообмена в топке

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1

Средний условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхность топочных экранов

-

Принимаем для гладкотрубных, неошипованных экранов

0,65

2

Давление газов в топке и в пределах газохода котла

Принимаем

0,1

3

Парциальное давление трехатомных газов

0,0223

4

Ориентировочная температура газов на выходе из топки (перед первым пучком трубок, перед фестоном)

Принимаем предварительно в пределах 950 - 1400

1350

1623

5

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами с учетом относительной доли трехатомных газов

1,3277

6

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

4,3117

7

Степень черноты факела, условно-состоящего только из святящегося пламени

-

0,5939

8

Степень черноты факела, условно состоящего только из несветящихся трехатомных газов

-

0,1912

9

Относительная доля светящихся трехатомных газов в факеле (для топок с мазутным отоплением)

-

0,8434

908,4802

10

Эффективная степень черноты факела

-

0,5329

11

Степень черноты экранированных камерных топок

-

0,7309

12

Теплосодержание (энтальпия) газов на выходе из топки (за топкой)

По диаграмме I -t по

31250

13

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива

19,4311

14

Критерий Больцмана

-

0,7838

15

Среднее расстояние от пода до оси форсунок

м

По эскизу топки прототипа заданного котла

1

16

Расстояние от пода до топки до геометрического центра выходного окна газов

м

По эскизу топки прототипа заданного котла

2,4

17

Относительный уровень расположения форсунок

-

0,4167

18

Относительное расположение максимума температуры пламени по высоте топки

-

?

0,4167

19

Параметр, зависящий от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки

-

0,54 - 0,2

0,4567

20

Температура газов на выходе из топки ( перед первым притопочным пучком, фестоном)

1224

21

Энтальпия газов на выходе из топки

По диаграмме I -t по

29600

22

Количество тепла, отданного газами в топке

кВт

5492,2

Таблица6. Расчет теплообмена в притопочном испарительном пучке трубок

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1

Температура и энтальпия газов за пучком

єС

кДж/кг

Принимаются ориентировочно три значения температуры.

Из диаграммы , по

800

17495,26

900

19910,15

1000

22361,77

2

Средняя температура газов в пучке

єС

К

1012,2

1285,2

1062,2

1335,2

1112,2

1385,2

3

Средняя скорость газов в пучке

м/с

7,87

8,18

8,48

4

Количество тепла отданного газами в первом пучке при принятых температурах

кВт

5564,0

4454,0

3327,1

5

Коэффициент теплопроводности газов среднего состава

Из таблиц приложения 4, по

0,000116

0,000121

0,000124

6

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

1

1

1

7

Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов

0,000116

0,000121

0,000124

8

Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов

м2/с

Из таблиц приложения 4, по

0,00018

0,000195

0,000205

9

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

1

1

1

10

Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов

м2/с

0,00018

0,000195

0,000205

11

Критерий Прандтля для среднего состава газов

-

Из таблиц приложения 4, по

0,58

0,57

0,56

12

Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

0,98

0,98

0,98

13

Критерий Прандтля для действительного состава газов

-

0,5684

0,5586

0,5488

14

Критерий Рейнольдса для действительного состава газов

-

1989,1598

1907,584

1882,4833

15

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки

0,06037

0,06106

0,06172

16

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

Ч

Ч

7,4577

7,1947

6,9316

17

Степень черноты газового потока

-

0,0695

0,0671

0,0647

18

Температура кипения воды в котле

єС

Из таблиц водяного пара по (см. приложение 5)

253

19

Коэффициент загрязнения (термическое сопротивление), учитывающий сопротивление накипи, металла трубок и отложений со стороны газов

8,951

8,826

8,704

20

Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

єС

К

841,4

1114,4

717,4

990,4

595,1

868,1

21

Степень черноты наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

-

Принимается по опытным данным

0,8

22

Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред

-

0,0625

0,0604

0,0583

23

Отношение температур (безразмерная температура)

-

0,8671

0,7418

0,6267

24

Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны

0,0227

0,0208

0,0191

25

Коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси

0,0477

0,0475

0,0475

26

Температурный напор между теплообменивающимися средами

єC

957,9

1107,5

1332,9

27

Количество тепла, предаваемого от газов к пароводяной смеси

кВт

3864,1

4455,5

5355,1

28

Расчетное количество тепла, передаваемое (газами пароводяной смеси) в первом пучке

кВт

Графическим решением уравнений для и

3980

29

Расчетная (действительная) температура и энтальпия газов за пучком

єC

K

Графическим решением уравнений для и

По диаграмме , по

920

20250

30

Проверка точности графического решения уравнений

кВт

%

4297,8

7,3939

31

Расчетная (средняя) температура газов (в пределах пучка)

єС

1072,2

32

Расчетный (средний) температурный напор (в пределах пучка)

єС

809,6

33

Расчетный (средний) коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси (в пределах пучка)

0,0581

таблица7 Расчёт пароперегревателя

№ п/п

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчётная формула или способ определения

Результат расчёта

1

Удельный объём пара:

насыщенного

перегретого

средний

Из таблиц водяного пара, по (см. приложение 5)

Из таблиц водяного пара, по и

(см. приложение 6)

0,047

0,0777

0,0624

2

Количество тепла, необходимое для перегрева пара до заданной температуры

3779,4

3

Энтальпия газов за пароперегревателем

12027,8

4

Температура пара за пароперегревателем

Из диаграммы I--t, по

560

5

Средняя температура газов в пределах пароперегревателя

740

1013

6

Средняя скорость газового потока в пределах пароперегревателя

5,73

7

Коэффициент теплопроводности газов среднего состава (см. примечание к п.5 расчёта первого пучка)

Из таблиц приложения 4, по

0,0000742

8

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по и

1

9

Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов

0,0000742

10

Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов

Из таблиц приложения 4, по

0,0000894

11

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по и

1

12

Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов

0,0000894

13

Критерий Прандтля для среднего состава газов

-

Из таблиц приложения 4, по

0,61

14

Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по

1

15

Критерий Прандтля для действительного состава газов

Pr

-

0,61

16

Критерий Рейнольдса для действительного состава газов

Re

-

1603,32

17

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны

Для шахматного расположения трубок

0,0699

18

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

8,031

19

Степень черноты газового потока

-

0,0400

20

Температура насыщенного пара, поступающего в пароперегреватель

Определяется по таблицам водяного пара (см. приложение 5) по давлению насыщенного пара на входе в пароперегреватель :

253

21

Средняя температура пара в пароперегревателе

359

22

Ориентировочная температура наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

489

762

23

Степень черноты наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

-

Принимается по опытным данным. Для котлов работающих на мазуте,

0,8

24

Приведённая степень черноты теплообменивающих сред

-

0,0360

25

Отношение температур (безразмерная температура)

-

0,7522

26

Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

0,0055

27

Глубина (по ходу газов) рассчитываемого пучка трубок пароперегревателя

По эскизу, как расстояние между плоскостями, проходящими через оси крайних трубок пароперегревателя (по ходу газов)

0,72

28

Глубина (по ходу газов) газового объёма перед пароперегревателем

По эскизу, как расстояние между плоскостью, проходящей через оси крайних трубок первого пучка (со сторону пароперегревателя), и плоскостью, проходящей через оси крайних трубок пароперегревателя со стороны первого пучка

0,1

29

Глубина (по ходу газов) газового объёма внутри пароперегревателя (пазухи либо между секциями)

По эскизу, как расстояние между плоскостями, проходящими через оси трубок крайних (внутренних) рядов секций либо петель

0,4

30

Температура газов в газовом объёме перед пароперегревателем

1193

31

Температура газов в газовом объёме между секциями либо в пазухе пароперегревателя

1013

32

Поправка на излучение газовой камеры, расположенной перед пароперегревателем

-

1,2731

33

Поправка на излучение газовой камеры, находящейся между секциями пароперегревателя (пазухи)

-

1,2888

34

Коэффициент теплоотдачи с учётом излучения газовых камер

0,0090

35

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности слоя отложений со стороны газов

0,0788

36

Средняя скорость пара в трубках пароперегревателя

Выбирается в пределах 15…30 м/с

25

37

Коэффициент теплопроводности пара

Из таблиц приложения 7, по и

0,0000553

4,105

38

Коэффициент динамической вязкости пара

Из таблиц приложения 8, по и

0,00002275

39

Коэффициент кинематической вязкости пара

1,41846E-06

40

Критерий Прандтля для пара

-

Из таблиц приложения 9, по и

1,01

41

Внутренний диаметр трубок пароперегревателя

По эскизу заданного (рассчитываемого) пароперегревателя (см. табл. 1.2)

0.02

42

Критерий Рейнольдса для пара

-

352494,338

43

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенок трубок к пару

1,8368

44

Коэффициент термического сопротивления: отложений со стороны газов, металла и со стороны пара

3,4402

45

Коэффициент теплопередачи от газов к пару

0,06

46

Большая разность температур теплообменивающихся сред

для петлевого пароперегревателя

561

47

Меньшая разность температур теплообменивающихся сред

для петлевого пароперегревателя

201

48

Температурный напор между теплообменивающимися средами

350,7

49

Необходимая (для перегрева пара до заданной температуры) поверхность пароперегревателя

179,56

50

Действительная (приданной площади) температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубу со стороны газов

442,9

51

Общее количество трубок пароперегревателя

-

327

52

Количество рядов трубок пароперегревателя

-

4,5

53

Если пароперегреватель петлевой, то количество рядов петель пароперегревателя

-

2,2

54

Количество трубок (петель), соединённых параллельно в одну группу, для получения принятой скорости пара

-

55,0

Таблица 8 Расчет теплообмена во втором испарительном пучке трубок

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1

Температура и энтальпия газов за пучком

єС

кДж/кг

Принимаются ориентировочно три значения температуры.

Из диаграммы , по

300

5443

400

7352

500

9312

2

Средняя температура газов в пучке

єС

К

430

703

480

753

530

803

3

Средняя скорость газов в пучке

м/с

7,3

7,8

8,4

4

Количество тепла отданного газами в первом пучке при принятых температурах

кВт

3026,8

2149,3

1248,4

5

Коэффициент теплопроводности газов среднего состава

Из таблиц приложения 4, по

0,0000595

0,000061

0,000067

6

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

1

1

1

7

Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов

0,0000595

0,000061

0,000067

8

Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов

м2/с

Из таблиц приложения 4, по

0,000063

0,000069

0,000077

9

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

1

1

1

10

Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов

м2/с

0,000063

0,000069

0,000077

11

Критерий Прандтля для среднего состава газов

-

Из таблиц приложения 4, по

0,635

0,625

0,618

12

Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов

-

По графику приложения 2,

по и

0,98

0,98

0,98

13

Критерий Прандтля для действительного состава газов

-

0,6223

0,6125

0,6056

14

Критерий Рейнольдса для действительного состава газов

-

3368,0

3293,9

3147,7

15

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки

0,0732399

0,073703

0,078484

16

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

Ч

Ч

11,05

10,77

10,49

17

Степень черноты газового потока

-

0,0923

0,0901

0,0879

18

Температура кипения воды в котле

єС

Из таблиц водяного пара по (см. приложение 5)

253

19

Коэффициент загрязнения (термическое сопротивление), учитывающий сопротивление накипи, металла трубок и отложений со стороны газов

9,182

8,965

8,753

20

Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

єС

К

369,7

642,7

333,9

606,9

298,9

571,9

21

Степень черноты наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

-

Принимается по опытным данным

0,8

22

Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред

-

0,0831

0,0811

0,0791

23

Отношение температур (безразмерная температура)

-

0,9143

0,8060

0,7122

24

Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны

0,0053

0,0055

0,0057

25

Коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси

0,0456

0,0463

0,0485

26

Температурный напор между теплообменивающимися средами

єC

138,5

217,3

275,9

27

Количество тепла, предаваемого от газов к пароводяной смеси

кВт

1504,9

2395,6

3184,2

28

Расчетное количество тепла, передаваемое (газами пароводяной смеси) в первом пучке

кВт

Графическим решением уравнений для и

1790

29

Расчетная (действительная) температура и энтальпия газов за пучком

єC

K

Графическим решением уравнений для и

По диаграмме , по

340

7150

30

Проверка точности графического решения уравнений

кВт

%

2242,1

20,2

31

Расчетная (средняя) температура газов (в пределах пучка)

єС

450

32

Расчетный (средний) температурный напор (в пределах пучка)

єС

174,5

33

Расчетный (средний) коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси (в пределах пучка)

0.0431

Таблица 9 Расчет экономайзера

№

п/п

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчётная формула или способ определения

Результат

Расчета

1

Энтальпия и температура газов за экономайзером

Если экономайзер является последним элементом котла, то

Из диаграммы , по

5198,8

260

2

Количество тепла, на восприятие которого должен быть рассчитан экономайзер

896,9

3

Средняя температура газов в пределах экономайзера

300

573

4

Средняя скорость газов в пределах экономайзера

м/с

13,1

5

Коэффициент теплопроводности газов среднего состава (см. примечание к п. 5 расчета первого пучка)

Из таблиц приложения 4, по

0,0000445

6

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по и

1

7

Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов

0,0000445

8

Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов

Из таблиц приложения 4, по

0,0000382

9

Поправка к коэффициенту на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по и

1

10

Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов

0,0000382

11

Критерий Рейнольдса для действительного состава газов

Re

-

9919,6

12

Критерий Прандтля для среднего состава газов

-

Из таблиц приложения 4, по

0,659

13

Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов

-

По графику приложения 2, по

1,02

14

Критерий Прандтля для действительного состава газов

Pr

-

0,672

15

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны

Для шахматного расположения трубок

0,0352

16

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

15,577

17

Степень черноты газового потока

-

0,0755

18

Энтальпия и температура воды на выходе из экономайзера

По таблицам водяного пара, по и

841,36

223

19

Средняя температура воды в экономайзере

194

20

Коэффициент термического сопротивления с учётом загрязнения

3,970

21

Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки со стороны газов

207,3

480,3

22

Степень черноты наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

-

Принимается по опытным данным.

0.8

23

Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред

-

0,0680

24

Отношение температур (безразмерная температура)

-

0,8382

25

Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

0,0021

26

Коэффициент теплопередачи от газов к воде

0,0325

27

Большая разность температур теплообменивающихся сред

Определение большей и меньшей разностей температур теплообменивающихся сред змеевикового экономайзера см. в описании расчёта пароперегревателя с.17, либо в работе (1), с. 50, рис. 7-1, г, либо в приложении 11

117

28

Меньшая разность температур теплообменивающихся сред

См. выше

95

29

Температурный напор между теплообменивающимися средами

105,6

30

Необходимая (для нагрева питательной воды до температуры ) поверхность экономайзера

261,42

31

Действительная температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки со стороны газов

197,4

32

Общее количество трубок экономайзера

-

990,0

33

-

23,0

Таблица 10 Тепловой баланс по результатам расчета. Сравнение результатов расчета с результатами расчета таблицы 4

№

п/п

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчётная формула или способ определения

Результат

Расчета

1

Мощность теплового потока в топке

кВт

с.15, п.22

5492,2

2

Мощность теплового потока в первом испарительном пучке

кВт

с.17, п.28

3980

3

Мощность теплового потока в пароперегревателе

кВт

с.19, п.2

3779,4

4

Мощность теплового потока во втором испарительном пучке

кВт

с.24, п.28

1790

5

Мощность теплового потока в экономайзере

кВт

с.24, п.2

896,9

6

Суммарная мощность теплового потока, воспринятого всеми поверхностями нагрева котла

кВт

++++

16880,2

7

Паропроизводительность котла

кг/с

5,98

8

КПД котла

%

87,8

9

Расхождение в паропроизводительности

%

5,07

10

Расхождение в КПД котла

%

 

11

Мощность теплового потока, теряемого в окружающую среду (через стенки - обшивку котла)

кВт

217,9

12

Мощность теплового потока, теряемого с уходящими газами

кВт

1056,1

13

Недоиспользованная тепловая мощность в результате химического недожога

кВт

90,8

14

Суммарная тепловая мощность, неиспользуемая (теряемая) в котле

кВт

++

1364,8

Экономические показатели котла. Расчет стоимости пара производимого котельной установкой

Стоимость 1 т пара, производимого котлом, определяют капитальные затраты и эксплуатационные расходы, переносимые на единицу продукции:

- доля капитальных затрат;

- доля эксплуатационных расходов.

- годовые амортизационные отчисления, которые установлены для котлов танкеров в размере 7,5 %;

- число часов работы котла в год при паропроизводительности .

Ориентировочно годовая выработка пара при определенной паропроизводительности:

для двухкотельной установки

т/ч

- коэффициент нагрузки котла в % от номинальной;

- коэффициент, учитывающий продолжительность работы котла при определенной нагрузке в % от эксплуатационного периода.

номинальный режим %, %;

стояночный режим с грузовыми операциями %, %;

стояночный режим без грузовых операций %, %;

нахождение в холодном резерве %, %.

- стоимость котла;

- стоимость 1 м2 поверхности нагрева (? 100 у.е./ м2);

- поверхность нагрева котла (? 1280 м2).

(у.е.)

- стоимость вспомогательного оборудования.

(у.е.)

(у.е./т)

- годовые затраты на необходимые материалы и изделия;

- стоимость 1 т топлива (? 100 у.е./т);

- расход топлива (? 2,41 т/ч);

- мощность всего вспомогательного оборудования (? 70 кВт);

- стоимость 1 кВт·ч электроэнергии (? 0,02 у.е./кВт·ч);

- число членов команды, обслуживающих котельную установку (? 4 чел.);

- расходы на содержание одного члена экипажа (? 5 у.е.).

(у.е.)

(у.е./т)

(у.е./т)

Вывод

котел паровой экономайзер тепловой

В процессе выполнения курсового проекта рассчитаны поверхности нагрева пароперегревателя (179,56 м2) и экономайзера (261,42 м2). Проанализировав удельный вес каждого составляющего затрат на ремонт и эксплуатацию котла можно предпринять следующие меры к их уменьшению:

уменьшить количество обслуживающего персонала ( автоматизация);

уменьшить бункеровочные расходы (15 %);

добиваться увеличения работы котла на номинальной нагрузке;

уменьшить затраты на ремонт путем регулярного проведения профилактических работ.

Список используемой литературы

Кузнецова И.В. и др. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. № М.: Энергия, 1973.

Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - Л.: Судостроение, 1980.

Федоренко В.М. и др. Эксплуатация судовых котельных установок. - М.: Транспорт, 1991.

Котелко В.Ю. и др. Тепловой расчет судовых паровых котлов. - М.: Мортехинформреклама, 1983, 1992.

Енин В.И. Атлас котельных агрегатов морских судов.

Дементьев И.С. и др. Проектирование судовых парогенераторов. 1986.

Хряченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. 1988.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Тепловой расчет судового парового котла

    Характеристики судовых паровых котлов. Определение объема и энтальпия дымовых газов. Расчет топки котла, теплового баланса, конвективной поверхности нагрева и теплообмена в экономайзере. Эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.5/7.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.03.2012

  • Тепловой расчет парового котла

    Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.11.2011

  • Расчет тепловых процессов топки котла

    Типы топок паровых котлов, расчетные характеристики механических топок с цепной решеткой. Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива, составление теплового баланса котла. Определение температуры газов в зоне горения топлива.

    методичка [926,6 K], добавлен 16.11.2011

  • Расчёт тепловых процессов топки котла

    Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива. Составление теплового баланса котла. Определение температуры газов в зоне горения топлива. Расчет геометрических параметров топки. Площади поверхностей топки и камеры догорания.

    курсовая работа [477,7 K], добавлен 01.04.2011

  • Поверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39 ФБ

    Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Расход топлива, подаваемого в топку. Поверочный тепловой расчет топочной камеры и фестона.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.12.2011

  • Тепловой расчет паровых котлов малой мощности

    Состав и характеристика рабочего топлива. Определение конструктивных размеров топочной камеры. Тепловосприятие и проверочно-конструктивный расчет пароперегревателя, котельного пучка и водяного экономайзера. Аэродинамический расчет газового тракта котла.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 10.03.2015

  • Расчет теплового баланса парового котла

    Принципиальное устройство парового котла ДЕ-6,5-14ГМ, предназначенного для выработки насыщенного пара. Расчет процесса горения. Расчет теплового баланса котельного агрегата. Расчет топочной камеры, конвективных поверхностей нагрева, водяного экономайзера.

    курсовая работа [192,0 K], добавлен 12.05.2010

  • Судовые паровые, водогрейные и термомасляные котлы (термобойлеры)

    Назначение и основные типы котлов. Устройство и принцип действия простейшего парового вспомогательного водотрубного котла. Подготовка и пуск котла, его обслуживание во время работы. Вывод парового котла из работы. Основные неисправности паровых котлов.

    реферат [643,8 K], добавлен 03.07.2015

  • Паровые котлы

    Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Определение расчётного расхода топлива. Определение конструктивных размеров и характеристик топки. Расчёт фестона и хвостовых поверхностей нагрева.

    курсовая работа [153,7 K], добавлен 12.01.2011

  • Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1

    Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Определение расчётного расхода топлива. Выбор схемы его сжигания. Конструкторский расчет пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парогенератора.

    курсовая работа [316,3 K], добавлен 12.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены