Конструкция утилизационного парового котла

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Июня 2012 в 23:19, курсовая работа

Краткое описание

Утилизационные паровые котлы устанавливают на строящихся и находящихся в эксплуатации судах. Котлы нашли применение на транспортном флоте как эффективное средство экономии топлива. Применяются они для утилизации тепла дымовых газов дизельных и газотурбинных установок. На промысловом флоте, где 95 % судов – дизельные, утилькотлы не нашли пока широкого применения. Одной из основных причин такого положения послужила длительная эксплуатация энергетических установок промысловых судов на переменных режимах. В настоящее время применяются самые разнообразные типы утилькотлов: огнетрубные и водотрубные, горизонтальные и вертикальные, с естественной и принудительной циркуляцией.

Содержание работы

Введение
1 Конструкция утилизационного парового котла
1.1 Задание
1.2 Описание конструкции утилизационного парового котла и обоснование
выбора основных его узлов
2 Тепловой расчет
2.1 Исходные данные
2.2 Расчет состава рабочей массы топлива
2. 3 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
2.4 Определение теплосодержания дымовых газов
2.5 Тепловой баланс парового котла
2.6 Расчет теплообмена в испарительном пучке
2.7 Расчет теплообмена в экономайзере
3 Газодинамический расчет парового котла
3.1 Исходные данные
3.2 Расчет газового тракта
4 Расчет сепаратора
4.1 Исходные данные
4.2 Определение конструктивных размеров сепаратора
5 Расчет на прочность парового котла и сепаратора
5.1 Исходные данные
5.2 Расчет на прочность
6 Результаты расчета
7 Перечень мероприятий по повышению эффективности и надежности утилизационного парового котла
8 Охрана труда и техника безопасности
9 Охрана окружающей среды
10 Литература
11 Графическая часть
11.1 Чертеж УПК
11.2 Чертеж сепаратора

Скачать целиком (237.36 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Содержимое работы - 1 файл

мой котёл1.docx

— 264.26 Кб (Скачать файл)

2.2 Определение состава рабочей массы топлива

Наименование	Обозна- чение	Размерность	Расчетная формула или источник	Расчет и результат
Элементарный состав рабочей массы	С^Р	%	С^Г·	86,5*(100-0,05-1,5)/100 =85,2
	Н^Р	%	Н^Г·	12,6*(100-0,05-1,5)/100 =12,4
	N^Р	%	N^Г ·	0,3*(100-0,05-1,5)/100 =0,295
	О^Р	%	О^Г ·	0,2*(100-0,05-1,5)/100 =0,197
	S^Р_Л	%	S^Г_Л ·	0,4*(100-0,01-1,5)/100 =0,395
Теплота сгорания рабочей массы топлива	Q^Р_Н	%		40800*(100-1,5)/100 =40200
Коэффициент избытка воздуха в газах	a	-	Задано	2,2

2.3 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

Наименование	Обозна- чение	Размерность	Расчетная формула или источник	Расчет	Результат
1	2	3	4	5	6
Теоретическое количество сухого воздуха на 1 кг топлива				0,0889(85.2+0,375 0,395)+0,26512.4- 0,0333*0,197	10.78
Объем трехатомных газов				0,01866(85.2+0,375 0,395)	1,59
Объем двухатомных газов (теоретически необходимый)				(0,7910.78)+0,008 *0.295	8,52
Объем водяных паров (теоретически необходимый)				0,11112.4+ 0,01241.5+0,0161*10.78	1,57
Теоретическое количество влажного воздуха				1,0161*10.78	10.9
Действительный объем продуктов сгорания (при н.у)				1,59+8,52+1,57+ +(2,2-1)*10.9	24.76

t_г	Трехатомные		Двухатомные		Водяные пары		J⁰_г	Влажный воздух		(α-1)·J⁰_ВЛ.В.	J_г
t_г	(c·t_)RO2	V_RO2·(c·t)_RO2	(c·t_)R2	V⁰_R2·(c·t_)R2	(c·t_)H20	V⁰_H20·(c·t_)H20	J⁰_RO2+J⁰_R2+J⁰_H20	(c·t_)ВЛ.В.	V⁰_ВЛ.В.·(c·t_)ВЛ.В.	(α-1)·J⁰_ВЛ.В.	J⁰_Г+(α-1)·J⁰_ВЛ.В.
ºС	кДж/м³	кДж/кг	кДж/м³	кДж/кг	кДж/м³	кДж/кг	кДж/кг	кДж/м³	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг
100	170	270	131	1116	151	237	1623	132	1439	1727	3350
200	357	568	260	2215	302	474	3257	266	2899	3479	6736
300	557	886	392	3340	461	724	4950	402	4382	5258	10208
400	770	1224	527	4490	627	984	6698	542	5908	7090	13788
500	995	1582	652	5555	795	1248	8385	685	7467	8960	17045
600	1225	1948	805	6859	970	1523	10330	830	9047	10856	21186
700	1460	2321	946	8060	1145	1798	12179	980	10682	12818	24997

2.4 Определение теплосодержания дымовых газов

Диаграмма продуктов сгорания моторного топлива при α=2,2.

2.5 Тепловой баланс парогенератора

Наименование	Обозначение и размерность	Расчётная формула или источник	Расчёт	Результат
Расход топлива на двигатель	В, кг/c	Nl*bl/3600	4200*0,214/3600	0,25
Температура газов на выходе из парогенератора	t’ух, С	принимается	-	190	210	230
Энтальпия газов на выходе из парогенератора	J ‘ух, кДЖ/кг	Из. табл. 2.4	-	6450	7000	7910
паропроизводительность парогенератора (приблизительно)	D”к, кг/с	B* φ”*(Jг – J’ух)/ (I” – I пв)	0,250,95(15091 – J ‘ух )/(2767,5 -210)	0,802	0,751	0,667
Потери тепла в окружающую среду с теплообменом	q”s, %	2,6/(D”к)^0,448	2,6/( D”к)^0,448	2,87	2,96	3,12
К - т сохранения тепла ( уточнённый)	φ’	1 - q”s/100	1 - q”s /100	0,971	0,970	0,969
Паропроизводительность парогенератора (уточнённая	D’к кг/с	B* φ’(Jг – J’ух)/ (I” – I пв+p/100(I’ – iпв))	0,25* φ’(15091 – J ‘ух )/(2767,5 -210 + 5/100(717,2 – 210))	0,812	0,760	0,674
К – т испоьзования тепла в парогенераторе	η’ут, %	φ’(Jг – J’ух)/ (Jг – J [в)100	(φ’(15091 – J ‘ух)/(15091 -800))100	58,71	54,9	48,69
к – т теплопередачи (приближ.)	K’п, Вт/м^2/K	принимаем		60
Среднелогарифмический перепад температур	Δt’, К	(tг – t’ух)/(ln ( tг – ts)/(t’ух – ts))	(440 – t’ух)/(ln(440 – 169,61)/( t’ух – 169,61))	96,7	121	140
Поверхность нагрева парогенератора (приближ)	H’ м^2	φ’B(Jг – J’ух)/ (Δt’ * K’п)*1000	(φ’0,25(15091- J’ух)/ Δt’60)*1000	361,5	270,3	207,1
Эффективность парогенератора	Э, кг/м^2/C	D’к* η’ут/ H’		0,132	0,154	0,159
Оптимальная температура уходящих газов	tух, C	Принимаем, в связи с характеристикой утиль. котла в зависимости от температуры уходящих газов.		250
Масса 3-х атомных газов			1,965∙1,59	3,12
Масса 2-х атомных газов			1,25∙8,52	10,65
Масса водяных паров				1,26
Масса влажного воздуха				14,09
Масса дымовых газов, образовавшихся при сжигании 1 кг топлива			3,12+10,65+1,26+ (2,2-1)∙14,09	31,94
Расход газов через парогенератор	Gг, кг/c	В*М_г	0,25*31,94	7,985
Прототип				КУП –90С
Паропроизводительность парогенератора (уточнённая)	Dк	B* φ(Jг – Jух)/ (I” – - ry -Iпв+p/100*(I’ – iпв))	0,250,968(15091 – 8500)/((2767,5 – 2050,30,005 – 210+ (5/100)(717,2 –210)	0,62
К – т использования тепла в парогенераторе (уточнённый)	η ут, %	φ(Jг – Jух)/ (Jг – J хв)100	0,968(15091 – 8500)100/(15091-800)	44,64
Производительность питательного насоса (минимальная)	W’пн, кг/c	1,2 * Dк	1.2 * 0,62	0,744
Марка питательного насоса				ЭПМН 3/70
Производительность циркуляционного насоса (минимальная)	W’ц, кг/c	K’*Dк	2*0,62	1,24
Марка циркуляционного насоса				ЦНГ-10
Кратность циркуляции (уточнённая)	K	Wц/Dк	2,78/0,62	4,48

2.6 Расчёт теплообмена в испарительном пучке

Наименование	Обозначение и размерность	Расчтёная формула или источник	Расчёт	Результат
Количество тепла переданное через поверхность нагрева испарительного пучка	Q исп, кВт	Dк*(I”- ry- I’)	0.62(2767,5 – 2050,30.005- 717,2)	1265
Энтальпия газов за испарительным пучком	Jзп, кДж/кг	Jг – Qисп/B*φ	15091 – 1265/0,968*0,25	9864
Среднелогарифмический температурный напор	Δtисп, K	(tг – tзп)/ln ((tг- ts)/(tзп – ts))	(440 – 285)/(ln(440 – 169,61)/(285 – 169,61))	182
Внутренний диаметр парогенератора	dк, м	0.03*(Nl)^0.5	0.03*(4200)^0.5	1.94
Сечение газоперепускной трубы	Fгт, м^2	BVг(tг+273)/50*273	0.2534,76(440+273)/50*273	0.323
Наружный диаметр газоперепускной трубы	dгт, м	1,13*(Fгт)^0.5	1,13*(0.323)^0.5	0.64
Число витков спирали в одном ряду труб	n, шт	0.5*(dк - dгт)/S1 -1	(0.5*(1,94-0,64)/0.042) -1	14,48
средний диаметр спирали секции	d сп, м	0.5*(dк + dгт)	0.5*(1,94+0,64)	1.29
Длинна спирали одной секции	lсп, м	2πdсп*n	23.141.29*14,48	117,3
поверхность нагрева одной секции	Hсп, м^2	πdlсп	3.140.029117,3	10,68
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг, м^2	π/4(dк^2-dгт^2)(S1 – d)/S1	3.14/4(1.94^2 – 0.64^2)(0.042 – 0.029)/0.042	1,01
Средняя температура газов в пучке	tср. исп., С	0.5 * (tг + tзп)	0.5* (440 + 285)	362,5
Средняя скорость газов в пучке	wисп, м/с	BVг(tср. исп. +273)/Fг*273	0,2524,76(362,5+273)/1,01*273	14,27
к –т теплоотдачи от газов к стенке	αк. исп, Вт/(м^2*K)	0.2λ/d(wd/υ)^0.65 Pr^0.33CzCs	0,20.0538/0.029(14,270.029 /0,0000526)^0.650.64^ 0.33 * 1,0*1,0	108,8
к – т теплоотдачи испарительного пучка	Kисп, Вт/(м^2*K)	ω* αк. исп/(1+ αк. исп* ω*E)	0,97108,8/(1+ 108,80.004*0.97)	74,2
Поверхность нагрева испарительного пучка ( расчётная)	H’исп, м^2	(Q исп/Kисп* Δtисп)*1000	(1265/74,2* 182)*1000	93,7
Число параллельно включенных секций испарительного пучка (расчётное)	z’исп, шт	H’исп/Нсп	93,7/10,68	8,77
Число параллельно включенных секций испарительного пучка	zисп, шт	принимается конструктивно		9
Поверхность нагрева испарительного пучка	Hисп, м^2	Hсп*zисп	10,68*9	96,12
Размеры испарительного пучка по высоте	Lисп, м	2S2zисп	20.0429	0,756

2.7 Расчёт теплообмена в эконмайзере

Наименование	Обозначение и размерность	Расчётная формула или источник	Расчёт	Результат
Энтальпия циркуляционной воды на входе в экономайзер	i ц, кДж/кг	((K-1)*I’+iпв)/K	((4.48 -1)*717,2+210)/4.48	604
Количество тепла переданное через поверхность экономайзера	Qэк. кВт	KDк(I’ – Iц)	4.480.62(717,2 – 604)	314,4
Температура циркуляционной воды на входе в экономайзер	t ц, C	i ц/4,19	604/4,19	144,2
среднелогарифмический температурный напор экономайзера	Δtэк, K	(tзп – ts- tух + tц)/ln ((tг- ts)/(tзп – ts))	(285 – 169,61-250+144,2)/(ln(285 – 169,61)/( 250-144,2))	110,5
Средняя температура газов в пучке	Δtэк. ср, C	0.5(tзп + tух)	(285 + 250)*0.5	267.5
Средняя скорость газов в пучке	w эк м/c	BVг(tср. эк. +273)/Fг*273	0,2524,76(267,5+273)/1,01*273	12,1
К – т теплоотдачи от газов к стенке	αк эк, Вт/(м^2*К)	0.2λ/d(wd/υ)^0.65 Pr^0.33CzCs	0,20.046/0.029(12,10.029 /0,0000399)^0.650.66^ 0.33 * 1,0*1,0	102,2
К – т теплоотдачи экономайзера	Kэк, Вт/(м^2*К)	ω* αк эк/(1+ αк эк* ω*E)	0,97102,2/(1+ 102,20.004*0.97)	71
поверхность нагрева экономайзера (расчётн.)	H’эк, м^2	Qэк/Kэк* Δtэк. ср* 1000	314,41000/71267,5	16,6
Число параллельно включенных секций экономайзера ( расчётное)	z’эк, шт.	H’эк/ Hсп	16,6/10,68	1,6
Число параллельно включенных секций экономайзера	zэк, шт.	принимаем		2
Поверхность нагрева экономайзера	Hэк, м^2	Zэк* Hсп	2*10,68	21,36
Размеры экономайзера по высоте	Lэк, м	2ZэкS2	220.042	0.168

Информация о работе Конструкция утилизационного парового котла