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)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     3 Газодинамический расчет парогенератора

     3.1 Исходные  данные

Наименование Обозначе-ние Размер-ность Источник Числен-ное значение
1 2 3 4 5
Скорость  газов при входе в приемную камеру котла w1 м/с принимается 35,0
Температура газов на входе в котел tГ ºС Из табл. 1.1 440
Объем дымовых газов VГ м/кг Из табл. 2.3 24,76
Масса дымовых газов МГ кг/кг Из табл. 2.5 31,94
Расход  топлива на двигатель В кг/с Из табл. 2.1 0,25
Внутренний  диаметр парогенератора dк м Из табл. 2.6 1,94
Наружный  диаметр газоперепускной трубы dГТ м Из табл. 2.6 0,64
Средняя скорость газов в испарительном  пучке wисп м/с Из табл. 2.6 14,27
Средняя температура газов в испарительном  пучке tисп ºС Из табл. 2.6 362,5
Диаметр труб парогенератора d м Из табл. 2.1 0,029
Поперечный  шаг труб S1 м Из табл. 2.1 0,042
Продольный  шаг труб S2 м Из табл. 2.1 0,042
Число параллельно включенных секций испарительного пучка zисп шт Из табл. 2.6 9
Средняя скорость газов в экономайзере wэк м/с Из табл. 2.7 12,1
Средняя температура газов в экономайзере tэк ºС Из табл. 2.7 267,5
Число параллельно включенных секций экономайзера zэк шт Из табл. 2.7 2
Температура газов за парогенератором tисп ºС Из табл. 2.5 250
Диаметр выпускного газового патрубка dи м принимается 0,563
Сечение выпускного газового патрубка F1 м2 Из табл. 3.2 0,46

 

3.2 Расчёт газового  тракта

Наименование обозначение и размерность Расчётная формула  или источник Расчёт и результат
Плотность газов при нормальных условиях ρг, кг/м^3 Мг/Vг 31,94/24,76 = 1,29
Сечение приёмной камеры парогенератора F1, м^2 B*Vг*(tг +273)/ w1 *273 0,25*24,76*(440+273)/35*273 =0,46
диаметр приёмной камеры d1, м 1,13*(F1)^0,5 1,13*(0,46)^0,5 = 0,77
сечение парогенератора F2, м^2 0,785*(dк^2-dгт^2) 0,785*(1,94^2 - 0,64^2) = 2,6
отношение сечений на входе в парогенератор F1/F2 F1/F2 0,46/2,6 = 0,18
к-т  сопротивления приёмной камеры ξпк по номограмме 0,8
Плотность газа на входе в приёмную камеру ρ1, кг/м^3 ρг*273/(tг +273) 1,29*273/(440 + 273)= 0,5
Сопротивление приёмной камеры Δhпк, Па ξпк*w1 ^2/2* ρ1 0,8(35^2)/2*0,5 = 245
К –  т сопротивления одного ряда коридорного  пучка испарительных труб ξгр.1 2*(G1 – 1)^(-0,5)*Re^(-0,2) 2*(1,45 – 1)^(-0,5)*(14,27*0,029/0,0000526)^(-0,2) = 0,5
Относительный шаг труб G1 S1/d 0,042/0,029 = 1,45
Поправочный к - т   по номограмме 1,2
К - т сопротивления пучка испарительных  труб ξисп ξгр.1* 
 
 0,5*1,2*2*9 = 10,8
средняя плотность газов в испарительном  пучке ρ исп, кг/м^3 ρг*273/(273 + tср. исп) 1,29*273/(362,5+273)=0,55
Сопротивление пучка испарительных труб Δh исп, Па ξисп* wисп ^2/2*ρисп 10,8*14,27^2/2*0,55 = 604,8
к - т сопротивления одного ряда коридорного  пучка экономайзерных труб ξгр.2 2*(G1 – 1)^(-0,5)*Re^(-0,2) 2*(1,45 – 1)^(-0,5)*(12,1*0,029/0,0000399)^(-0,2) = 0,49
к - т сопротивления пучка труб экономайзера ξэк ξгр.2* 0,49*1,2*2*2 = 2,4
Средняя плотность газов в экономайзере ρэк, кг/м^3 ρг*273/(273 + tср. ‘r) 1,29*273/(267,5+273)=0,65
сопротивление пучка  труб в экономайзере Δh эк, Па ξэк* wисп ^2/2*ρэк 2,4*12,1^2/2*0,65= 114,2
сечение парогенератора на выходе F3, м^2 0,785*dк^2 0,785*1,94^2= 2,95
отношение сечений на выходе из парогенератора F1/F3 F1/F3 0,46/2,95 = 0,16
к –  т сопротивления выпускной камеры ξвх по номограмме 0,45
Плотность газа нВ выходе из парогенератора ρ4, кг/м^3 ρг*273/(tух +273) 1,29*273/(250+ 273)= 0,67
Скорость  газа в выпуском патрубке w4, м^2 B*Vг*(tг +273)/ F1/273 0,25*24,76*(250+273)/ 0,46*273 =25,8
Сопротивление выпускной камеры Δh вх, Па ξвх* w4 ^2/2*ρ4 0,45*25,8^2/2*0,67=100,3
Полное  сопротивление парогенератора Δh, Па Δhпк +Δh исп +Δh эк +Δh вх 245+604,8+114,2+100,3=1064,3

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Расчёт сепаратора.

4.1. Исходные данные

Наименование Обозначение. размерность Источник Численное значение
Производительность  утилизационного парогенератора Dк кг/c Из таблицы 2.5 0,62
давление  пара в сепараторе Pк МПа Из табл. 1 0,8
Прототип     СПВ – 3150/8
Внутренний  диаметр сепаратора , м Принимается по прототипу 1,2
Аккумулирующая  способность парогенератора ω, ч Принимается 0,5
Длинна  спирали одной секции поверхности  нагрева парогенератора , м Из табл. 2.6 117,3
Внутренний  диаметр испарительных труб парогенератора , м Из табл. 2.1 0,024
Число змеевиков экономайзера , шт. Из табл. 2.7 2
Число змеевиков испарительного пучка , шт. Из табл. 2.6 9
плотность холодной воды ρ кг/м^3 По таблицам воды 1000
Удельный  объем воды при температуре насыщения   м^3/кг По таблицам воды 0,382
Удельный  объем сухого насыщенного пара   м^3/кг По таблицам воды 0,00109
Кратность циркуляции K Из табл. 2.5 4.48
Скорость  пара на входе в парогенератор   м/с Принимается 25

 
 
 
 

4.2 Определение  конструктивных размеров сепаратора

Наименование Обозначение, размерность Расчётная формула  или источник Расчёт и результат
Масса воды в парогенераторе и сепараторе Mк, кг ωDк3600 0,5 = 1116
Масса воды в змеевике парогенератора Мп,  кг lсп ρ 117,3
Масса воды в сепараторе Мс, кг Mк - Мп 1116 – 583,4 = 532,6
Водяной объем сепаратора Vc, м^3 Мс/ρ 532,6/1000 = 0,533
Высота  водяного объёма hc,  м Vc/(0,785 0,533/(0,785 = 0,47
Масса воды в испарительном пучке Mисп, кг Mп*Zисп/(Zисп+Zэк) 583,4*9/(9+2) = 477,3
Масса воды. вытесняемая в сепаратор ΔМисп, кг M сип* (v” – v’)/(v”+v’(2к – 1)) 477,3*(0,382 – 0.00109)/(0,382 + 0,00109*(2*4,48-1)) = 465,4
Высота  максимального измерения уровня воды в сепараторе( дыхательный объём) Δhc,  м ΔМисп * v’/0,785/dc^2 465,4*0,00109/0,785*1,2^2= 0,45
сечение патрубка выхода их сепаратора F’вых,  м^2 Dк * v”/w”вых 0,62*0,382/25 = 0,00095
Диаметр выхода пара из сепаратора ( расчётный) d’вых,  м 1,13*(F’вых)^0,5 1,13*(0,00095)^0,5= 0.11
Диаметр патрубка выхода из сепаратора d вых,  м Принимается 0,08
Критическая скорость жалюзийного вертикального  пакета тонкой сепарации w”сеп.кр,  м/с Принимается в зависимости  от Pк 7,0
Допускаемая скорость пара в жалюзийном пакете w”сеп,  м/с 0,5* w”сеп.кр 0,5*7,0 = 3,5
Минимальное сечение для прохода пара в  жалюзийном пакете F сеп.в, м^2 Dк*v”/ w”сеп 0,62 * 0,382/3,5 = 0,068
Внутренний  диаметр жалюзийного пакета d сеп.в, м d вых + 0,02 0,08+0,02 = 0,10
Высота  пакета жалюзи ( расчётная) h’сеп, м F сеп в/π*dсеп. в 0,068/3,14*0,10= 0,22
Высота  пакета жалюзи ( конструктивная) hсеп, м h’сеп + 0,068 0,22+0,068 = 0,29
Ширина  пакета жалюзи b, м Принимается 0,09
Наружный  диаметр пакета жалюзи d сеп н, м d сеп * 2 b 0,10+ 2*0,09= 0,28
Сечение для прохода  пара на входе в жалюзийный пакет F сеп. н, м^2 π* d сеп* h’сеп 3,14* 0,28* 0,22 = 0,19
Сечение для прохода пара под отбойным козырьком F отб м^2 2* F сеп. н 0,13 * 2 = 0,39
Скорость  пара на выходе из отбойного козырька w”отб, м/с Dк*v”/Fотб 0,62*0,382/0,39 = 0,61
Диаметр патрубка ввода пароводяной смеси  в сепаратор d вх, м Принимается 0,08
Сечение входного патрубка F вх, м^2 0,785*d^2вх 0,785*0,08^2 = 0,005
Наружный  диаметр отбойного козырька( расчётный) d’ отб, м 1,13*(Fотб+Fвх)^0,5 0,71
Наружный  диаметр отбойного козырька d отб, м Принимается конструктивно 0,8
Расстояние  от отбойного козырька до верхнего уровня воды h отб, м Принимается конструктивно 0,2
Высота  отбойного козырька h коз, м Принимается конструктивно 0,15
Расстояние  между отбойным козырьком и сепаратором h по, м Принимается конструктивно 0,1
Высота  корпуса сепаратора h кс, м h сеп + h по + hкоз +h отб +Δhс +hс 1,66

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Расчёт на прочность  парогенератора и сепаратора

5.1 Исходные данные

Наименование Обозначение Размерность Источник Численное значение
Давление  пара в сепараторе Pк МПа табл. 1 0,8
Напор циркуляционного насоса Pн МПа табл. П-3 0,28
Наружный  диаметр испарительных труб d мм табл. 2.1 29
Температура насыщения   С табл. 2.1 169,61
Марка стали для труб     Принимаем ст. 10
Марка стали для коллекторов и сепаратора     Принимаем ст. 20К
Предел  текучести стали  
 		 МПа

МПа

 Принимаем 181,8

213,6

К-т  запаса прочности n   Принимаем 1,7
К-т  ослабления стенки труб     Принимаем 1,0
Прибавка  к толщине стенки трубы     Принимаем 1,0
Наружный  диаметр коллекторов парогенератора   мм Принимаем 133
Продольный  шаг труб в парогенераторе   мм табл. 2.1 42
Прибавка  к толщине стенки коллектора и  сепаратора   мм Принимаем 0
Коэффициент k   Принимаем 0,45
Прибавка  к толщине донышка коллектора и сепаратора   мм Принимаем 2,0
Внутренний  диаметр сепаратора   мм из Табл. 4.1 1200
к-т  ослабления стенки сепаратора     Принимаем 0,8

Информация о работе Конструкция утилизационного парового котла