Реферати українською » Промышленность, производство » Розрахунок кожухотрубчасті двухходового повітропідігрівників парового котла


Реферат Розрахунок кожухотрубчасті двухходового повітропідігрівників парового котла

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Анотація

>Пояснительная записка є звіт про виконання курсової роботи з тему: «Розрахуноккожухотрубчатогодвухходовоговоздухоподогревателя парового казана».

Описана у роботі методику та формули дають можливість формалізованим шляхом з достатньої для інженерних цілей точністю розрахувати розміри апарату і вибрати їхні спільні компонування. Тут розглядається визначення діаметра корпусу апарату, кількості і довжини трубок, вибір розміщення трубок в трубних плитах і місцезнаходження перегородок в трубному імежтрубном просторах, визначення діаметра патрубків для робочих середовищ.

Для складання пояснювальній записки у цій курсової роботі використовувалися: текстовий процесор Microsoft Word, табличний процесор Excel.


Запровадження

Широке використання у техніці водяної пари загальновідомо. Він застосовується як робоче тіло на електричних станціях як і теплоносій для технологічних (випарювання, сушіння, нагрівання тощо.) і опалювальних цілей. Одержання пара із води ввозяться котельних агрегатах –парогенераторах, парових казанах.

Чільне місце в теплоенергетиці належитьпаротехнике. Основним типом потужної теплової електростанції є станція, працююча по паровому циклу і обладнана котельнями і турбінними агрегатами. Призначення котельних агрегатів залежить від надійному і економічному виробництві певної кількості пара заданих параметрів.

Розміри, складність і розмаїтість устаткування, габарити будинку, вартість будівництва і складність експлуатації визначають важливе місце котельних установок на потужних електростанціях. Тому прогрес великої енергетики найбезпосереднішим чином пов'язаний із розвитком енергетичногопарогенераторостроения.

>Котельние установки (меншого масштабу) дуже поширені у різних галузях промисловості – на промисловихтеплоелектростанциях, виділені на комбінування вироблення тепла і електричної енергії, як установки, що виробляють пар для виробничих та опалювальних цілей, тощо.

Сучасний котельний агрегат є велике інженерна споруда, складний комплекс нижченаведених технічних пристроїв і європейських механізмів, робота яких задля забезпечення надійності і економічності роботи агрегат мусить бути дуже чіткої й суворо узгодженої.

Метою виконання курсової роботи є підставою розрахуноктепломассообменних апаратів під час вирішення завдань у сфері фахової діяльності.


1. Опис праці та конструкції парових котлів

У цьому главі докладно розглянуті: котельний агрегат та її елементи, призначення парового казана всіх його складових, і навіть робота котельного агрегату всіх його елементів.

>Котельний агрегат; його схема і елементи [1]

>Котельний агрегат (рис. 1.) складається з таких елементів: власне парового казана 1, 2, 3,пароперегревателя 4, водяногоекономайзера 5,воздухоподогревателя 6, топкового устрою 7,обмуровки 8, каркаса 9, арматури, гарнітури та сполучних комунікацій (труб і каналів).

>Рис. 1 - Схема котельного агрегату


>Назначением парового казана (у вузькому значенні слова, як елементакотлоагрегата) є перетворення що надходить у нього води в насичений пар заданого тиску. Власне паровий казан складається з розрідженого пучка труб –фестона 2, системи екранних труб 3 і барабана 1.

>Размещенние під стінами топки екранні труби 3 розташовані вертикально. З барабана 1 поопускним трубах 10 до нижнім колекторам екранних труб 11 підводиться вода.Топочние екрани сприймають дуже багато тепла від що заповнюютьтопочное простір 7, інтенсивно випромінюючих, розпечених продуктів згоряння палива. Внаслідок цього у екранних трубах частина води перетворюється на пар.Пароводяная суміш рухається знизу вгору й за відводиться в барабан казана 1. Тут пар відокремлюється від води та вступає у парове простір 12, а воду з водяного простору 13 вступає у опускні труби 10.

Так здійснюється безупинне рух води по замкненому шляху, зване природною циркуляцією води та те що внаслідок різниці питомих терезів пароводяної суміші (в екранних трубах) та води (вопускних трубах).

У екранах утворюється основне кількість пара, виробленого казаном. Вони є також і запобігання стін топки від впливутопочних газів, мають високої температури, й у запобіганняошлакования топки.

>Фестонние труби 2 є продовженням екранних труб, розміщених у задньої стінки топки. Вони шляхом розведення труб задньогооднорядного екрана на кілька рядів. Отже, створюється пучок труб, якому тепло передається випромінюванням іконвекцией, і продукти згоряння розладнуються до заданої температури передпароперегревателем. З іншого боку,фестон служить за захистомпароперегревателя від випромінювання що заповнюють топку продуктів згоряння.

У барабані казана 1, зазвичай, встановлюютьсясепарирующие устрою, службовці відділення води від пара і забезпечуючі отримання практично сухого насиченого пара.

Важливим елементом котельного агрегату єпароперегреватель 4. Він призначений для перегріву до заданої температури отриманого в казані насиченого пара.Пароперегреватель складається з групи паралельно включених вигнутихтруб-змеевиков, приєднаних до колекторам. Насичений пар з парового простору барабана казана по з'єднувальним трубах надходить у вхідний колекторпароперегревателя 14, далі рухається позмеевикам, де перегрівається до заданої температури, та був вступає у вихідний колектор 15 і іде до споживача.

Основне значення водяногоекономайзера 5 залежить від підігріванні живильним води з допомогою тепла продуктів згоряння палива. Конструкціяекономайзера аналогічна конструкціїпароперегревателя. Вода подається поживним насосом у вхідний (нижній) колекторекономайзера, відбувається зазмеевикам, вступає у вихідний колектор, а звідти – в барабан казана. У великих агрегатах, зазвичай, застосовуються двоступінчастіекономайзери, як показано на рис. 1.

>Воздухоподогреватель 6 служить для підігріву що надходить топку повітря з допомогою тепла димових газів. Гази рухаються згори донизу всередині труб, омиваних зовні поперечним потоком повітря.

Утопочном устрої 7 здійснюється спалювання твердих палив у вигляді пилюки. Суміш палива й повітря вступає у топку з горілок 16, в топкової камері відбувається запалення і горіння палива.Топочное пристрій має забезпечувати:

а) високий рівень повноти спалювання палива за мінімальної кількості надлишкового повітря;

б) охолодження продуктів згоряння палива до заданої умовами проектування температури.

>Обмуровку 8 становлять стіни і перекриття котельного агрегату, виконані з цегли або з спеціальних плит і щитів. Вона відокремлює від зовнішнього простору топку й наступнігазоходи агрегату – канали, у яких розміщено поверхні нагріву і за якими рухаються димові гази. Внутрішня частинаобмуровки топки, виконувана з вогнетривких матеріалів, називаєтьсяфутеровкой.Обмуровка повинна мати хорошими теплоізоляційними властивостями задля забезпечення невисокою температури її зовнішньої поверхні і є невеликих втрат тепла в довкілля, і навіть мусить бути щільною, які забезпечують мінімальніприсоси зовнішнього повітря на працюючі під розрядженнямгазоходи.

Каркас 9 служить для кріплення й підтримки всіх частин котельного агрегату та їїобмуровки. Він виконується як металевої конструкції з колон і балок і спирається на фундамент.

Для можливості експлуатації котельного агрегату необхідна низка пристосувань і пристроїв, які називаються арматури і гарнітури. До обов'язкової арматурі ставляться: манометр,водоуказательние прилади, запобіжні клапани, живильні, автоматичні зворотні, парові, спускні іпродувочние клапани.Гарнитура агрегату – це чавунні деталі: дверці, кришки люків, балухи вобмуровке, заслінки для регулювання тяги, і навітьобдувочние устрою, службовці очищення поверхні нагріву від відкладень кажана золи.

>Соединительние комунікації агрегату складаються і, підводять воду до екранів іотводящих з екранівпароводяную суміш, з з'єднувальних труб міжекономайзером і барабаном казана й між казаном іпароперегревателем, звоздухопроводов – каналів для підвода повітря та інших дрібніших внутрішніх комунікацій.

На рис. 1 приведеноП-образная компонування агрегату. Вона характеризується наявністю дух вертикальних шахт – топкової і конвективного і розташованого вгорі з'єднувальногогазохода.Образующиеся в топці продукти горіння рухаються втопочном просторі знизу вгору, омиваютьфестон, направляють у з'єднувальнийгазоход, де міститьсяпароперегреватель, потім повертають на >90, надходятьконвективную шахту і рухаються у ній згори донизу,омивая послідовно поверхні нагріву водяногоекономайзера івоздухоподогревателя.Охлажденние продукти горінняотсасиваютсядимососом і крізь димову трубу їдуть у атмосферу. За потреби димові гази попередньо очищаються у спеціальних пристроях від кажана золи.

>Воздухоподогреватели [1]

>Воздухоподогреватель -теплообменний апарат для нагрівання який струменіє нього повітря. Його широко застосовують у котельних установках теплових електростанцій й управління промислових підприємствах, в пічних агрегатах промисловості (наприклад, металургійної, нафтопереробної), в системах повітряного опалення,приточной вентиляції й кондиціонування повітря.

Як теплоносія використовують гарячі газоподібні продукти згоряння (в котельних і пічних установках), водяну пару, гарячої води чи електроенергію (в системах опалення й вентиляції).

За принципом діївоздухоподогреватели поділяють нарекуперативние ірегенеративние. Урекуперативнихвоздухоподогревателях теплообмін між теплоносієм інагреваемим повітрям відбувається безупинно через що розділяють її стінку поверхонь нагріву, в регенеративних - здійснюється поперемінно нагріванням і охолодженням насадок (металевих чи керамічних) нерухомих чи обертових поверхонь нагрівувоздухоподогревателя. На теплових електростанціях застосовуються переважно трубчасті (сталеві і чавунні)рекуперативниевоздухоподогреватели, рідше - обертовірегенеративние. У металургійній промисловості поширенірегенеративниеВоздухоподогреватели періодичної дії з керамічної насадкою. Сучасні металевівоздухоподогреватели дозволяють нагрівати повітря до450-600°С,воздухоподогреватели з керамічної насадкою - до900-1200°С.

>Рис. 2 - Схемавоздухоподогревателя


2. Упорядкування моделі розрахункувоздухоподогревателя

У розділі розглядається формулювання завдання до розрахункукожухотрубчатогодвухходовоговоздухоподогревателя парового казана; видаються вихідні дані й необхідні розрахункові формули.

 

2.1 Змістовна формулювання завдання

Завданням розрахунку теплообмінного апарату є визначення основних розмірів апаратів і вибір загальній компонування. Тут розглядається визначення діаметра корпусу апарату, кількості і довжини трубок, вибір розміщення трубок в трубних плитах і місцезнаходження перегородок в трубному імежтрубном просторах, визначення діаметра патрубків для робочих середовищ.

 

2.2 Вихідні дані

Вихідні дані нині проектом: Димовігази(13%СО,11%НО),в кількості 19,6кг/с рухаються по сталевим трубах діаметром 53/50 мм зі швидкістю 14м/с.Температура газів на вході увоздухоподогреватель -380.Воздух у кількості 21.5кг/сек нагрівається від 30 до 260 і рухається впоперек трубного пучка зі швидкістю 8м/с.Труби перебувають у шаховому порядку.

 

2.3 Розрахункові формули

Нижче докладно розглянуті основні розрахункові формули на вирішення поставленої вище завдання.


2.3.1 Розрахунок проточній частини трубного простору

Основну групу теплообмінних апаратів, що застосовуються у промисловості, становлять поверхневі теплообмінники, у яких тепло від гарячого теплоносія передається холодноготеплоносителю через відділяють їх стінку.

Оскільки має місце складний теплообмін випромінюванням іконвекцией, то основне рівняння теплопередачі матиме вид:

 (1)

де >Q – теплової потік (витрата переданої теплоти), Вт,

K – сумарний коефіцієнт теплопередачі, >Вт/(м2·До),

F - площа поверхні теплопередачі, м2,

>tпорівн – середня різницю температур гарячого і холодного теплоносія, До.

Сумарний коефіцієнт тепловіддачі визначається так:

 (2)

Коефіцієнт тепловіддачі для води, переданої теплоконвекцией, дорівнює:

 (3)

де >Nu – критерійНуссельта, що характеризує інтенсивність переходу тепла за українсько-словацьким кордоном потік – стінка;

> – коефіцієнт теплопровідності теплоносія;

>dдіаметр трубки.

КоефіцієнтНуссельта для води (при >Re > 10000) знайдемо з співвідношення:

 (4)

де >Re – критерійРейнольдса, що характеризує співвідношення сил інерції і тертя серед:

 (5)

>Pr і >Prст – критерійПрандтля, що характеризує ставленнявязкостних ітемпературопроводних властивостей теплоносія і стінки трубопроводу.

Коефіцієнт тепловіддачі для димових газів, переданих тепло випромінюванням, дорівнює:

 (6)

де = 5,67 Вт / м2·До4 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла,

>’ – ступінь чорноти поверхні теплообмінника;

>р – ступінь чорноти димових газів;

Tр і Tв – середні температури поКельвину газів та води відповідно.

Ступінь чорноти димових газів знайдемо за співвідношенням [3]:


 (7)

де - ступеня чорноти вуглекислого газу та водяної пари відповідно. Ці величини визначаються за довідниками з урахуваннямпарциального тиску газу та середньої довжини шляху променя, що визначається за такою формулою:

 (8)

де >dзв і >dвзовнішнє і внутрішній діаметри трубки відповідно;

>s1 і >s2 – кроки розміщення трубок упоперек і вздовж струму середовища відповідно.

Ступінь чорноти поверхні теплообмінника дорівнює

 (9)

де - ступінь чорноти стінки трубки.

>Термическое опір сталевої стінки і забруднень одно:

 (10)

де >r>загр1 і >r>загр2 – теплова провідність забруднень стінок;

> – товщина стінки;

>ст – коефіцієнт теплопровідності стінки.

Тоді коефіцієнт теплопередачі дорівнюватиме:


 (11)

Середня різницю температур >tпорівн визначається так [2]:

 (12)

де >tб і >tм – велика і менша різниці температур на кінцях теплообмінника відповідно.

Якщо ставлення , те з достатньої точністю замість рівняння (12) можна використовувати таке рівняння:

(13)

Слід зазначити, що з рівняння (12) випливає: якщо >tб =0 чи >tм =0, те й >tпорівн =0; якщо >tб = >tм, то >tпорівн = >tб = >tм.

Якщо тем-пература однієї з теплоносіїв у процесі теплопередачі не змінюється вздовж поверхні (конденсація насиченого пара, кипіння рідини), то середню різницю температур >tпорівн також визначають по рівнянням (12) і (13).

Формули (12) і (13) застосовні за умови, що утеплообменнике значення коефіцієнта теплопередачі До і твір масового витрати на питому теплоємність G·з кожного з теплоносіїв вважатимуться постійним уздовж усієї поверхні теплообміну.

Там, коли вздовж поверхні теплообміну значно змінюється величина коефіцієнта теплопередачі До (чи твір масового витрати на питому теплоємність G·з), застосування середньої логарифмічною різниці температур [рівняння (12)] стає неприпустимим. У таких випадках диференціальний рівняння теплопередачі вирішують методом графічного інтегрування.

Середню температуру води знайдемо за такою формулою:

 (14)

де >tв поч і >tв кін - початкова й кінцева температури води відповідно.

Середню температуру димових газів знайдемо за такою формулою:

 (15)

Середній витрата тепла, переданого від димових газів до води, знайдемо за такою формулою:

 (16)

де Gв - ваговій витрата води втеплообменнике;

зв – середня питома теплоємність води;

>tв поч і >tв кін - початкова й кінцева температури води відповідно.

Площа поверхні теплообміну апарату перебуває з співвідношення (1):

 (17)


Розрахункова довжина трубок визначається за словами:

 (18)

З рівняння безперервності потоку:

 (19)

легко визначається площа перерізу трубок одного ходу:

 (20)

де G – ваговій витрата робочої середовища, кг / з;

w - швидкість руху, м / з;

> – питому вагу середовища, кг / м3.

Площа перерізу визначається також співвідношенням

 

звідки знаходимо кількість трубок одного змійовика

 (21)

де >dв – внутрішній діаметр трубок.

Якщо з формулі (17) довжина трубок виявиться більше, ніж 6 – 7 м, слід прийняти кілька паралельно працюючих змійовиків. Кількість ходів у своїй становитиме:

 (22)

де L – робоча довжина трубок.

Загальна кількість трубок прийнятої довжини L становитиме:

 (23)

Це кількість трубок необхідно розмістити у трубної плиті і із розміщенням визначити діаметр корпусу апарату.

2.3.2 Вибір і розміщення трубок в трубних плитах

Вибір розміщення трубок в трубних плитах має здійснюватися з урахуванням цих вимог:

1) досягнення максимальної компактності устрою, що призводить до зменшенню діаметрів трубних плит і корпуси апарату, і навіть до зменшення перерізумежтрубного простору, що підвищує швидкість що просувалася у ньому робочої середовища проживання і підвищує коефіцієнт теплопередачі;

2) забезпечення достатньої міцності трубних плит і умов міцного й щільного кріплення трубок в плитах;

3) надання конструкції апарату максимальної «технологічності»

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація