Изменение СЭУ С. Есенин

завесы.

Цель : исключить попадание холодного наружного воздуха в коридоры и

помещения.

7. Установить в обрабатываемых помещениях дополнительные

электронагревательные приборы.

Цель : обеспечить дополнительный обогрев в помещениях.

В данном дипломном проекте будем рассматривать пункты 1 и 2 как самые

наиболее эффективные для решения проблемы.

III. Выбор автономного котла ( по имеющемуся значению необходимого

количества теплоты для всех потребителей )

По имеющимся данным о производительности, габаритах и массе водогрейных

котлов отечественного производства единственным целесообразным решением

будет установка на теплоходе данного проекта парового котла. Произведем

расчет паропроизводительности по данному значению теплопроизводительности :

Dк = Qобщ / ( iп – iпв ) = 3.465.677 / ( 2749 – 640 ) = 1530 кг/ч

где : Dк – полная паропроизводительность ;

Qобщ – полная теплопроизводительность ;

iп – энтальпия влажного насыщенного пара ;

iпв – энтальпия питательной воды ;

По полученному значению подбираем паровой котел КВ 1,6 / 5

1. Описание и параметры

Паропроизводительность - 1600 кг/ч ;

Давление пара - 0,5 Мпа ;

Температура питательной воды - 40 оС ;

Температура уходящих газов - 300 оС ;

К.П.Д. - 81 % ;

Объемная плотность теплового потока - 1150 кВт / м3 ;

Объем топки - 1, 17 м3 ;

Площадь парообразующей поверхности нагрева - 70,7 м3 ;

Количество форсунок - 1 шт ;

Давление топлива перед форсункой - 0,9 Мпа ;

Тип форсунки - паромеханическая ;

Расход топлива при 100% нагрузке - 90 кг/ч ;

Газовоздушное сопротивление котла - 2000 Па ;

Масса котла :

сухого - 6,4 т ;

с водой - 7,5 т ;

Габариты котла : - 1920 х 1530 х 1740 ;

2. Тепловой расчет автономного котла

1. Расчетные характеристики рабочей массы дизельного топлива ( исходные

данные

для составления материального баланса ).

Состав рабочей массы :

Ср = 86,3 % ; Нр = 13,3 % ; Np + Op = 0,1 % ; Ар = 0,01 % ; Wp = 0 ; Q =

42.700 кДж/кг ;

Объем трехатомных газов : VRO2 = 1,866 ? Ср / 100 = 1,61 м3 / кг ;

Теоретически необходимый объем воздуха : VО=VO2 О / 0,21 = 2, 35 / 0,21 =

11,19 м3/кг ;

VO2 О = 1,866 ? Ср / 100 + 5,6 ? Нр / 100 - Ор / 100 ??О2 = 2,

35 м3 / кг ;

?О2 = 1,44 кг/ м3 – плотность кислорода ;

Теоретический объем азота : VN2 О = 0,79 ? VО + Nр / 100 ??N2 = 8, 84 м3 /

кг ;

Теоретический объем водяных паров :

VH2O О = 0,0124 ( 9 ? Hр + WP + 0,0161 ? VO + 1,24 Gпр ) = 1,66

м3 / кг ;

Суммарный теоретический объем газов : Vг О = VRO2 + VN2 О + VH2O О = 12,11

м3 / кг ;

Низшая теплота сгорания : QнР = 42.700 кДж / кг ;

2.2. Материальный баланс процесса горения 1 кг топлива.

Марка топлива : ДТ марки “Л” по ГОСТ 305-82

Коэффициент избытка воздуха : ? = 1,2 ;

Объем водяных паров ( избыточный при ? > 1 ) : VH2O ? = 0,0161 ( ? - 1 ) ?

VO = 0,036 м3 /кг ;

Действительный объем водяных паров : VH2O = VH2O ? + VH2O 0 = 1,696 м3 / кг

;

Действительный суммарный объем дымовых газов : Vг =Vг 0 + ( ? - 1 )?

V0=14,35 м3/кг ;

Объемные доли продуктов сгорания :

углекислого газа : rRO2 = VRO2 / Vг = 0,112 ;

водяных паров : rH2O = VH2O / Vг = 0,118 ;

суммарная для трехатомных газов : rп = rRO2 + rH2O = 0,23 ;

Давление в топке без наддува : P = 0,1 МПА ;

Парциальные давления :

углекислого газа : PRO2 = P ? rRO2 = 0,0112 Мпа ;

водяных паров : PH2O = P ? rH2O = 0,0118 Мпа ;

суммарное для трехатомных газов : Pп = P ? rп = 0,023 Мпа ;

2.3. Определение энтальпии дымовых газов Iг , кДж/кг, в зависимости от их

температуры.

Таблица 1

|100 |1671.95 |1477.08 |5.436 |1972.802 |

|200 |3377.81 |2976.54 |10.944 |3984.062 |

|300 |5133.85 |4509.57 |16.668 |6052.432 |

|400 |6940.76 |6064.98 |22.536 |8176.292 |

|500 |8791.36 |7653.96 |28.584 |10350.736 |

|600 |10680 |9287.7 |34.812 |12572.35 |

|700 |12618.87 |10955.01 |41.292 |14851.16 |

|800 |14621.66 |12644.7 |48.06 |17198.66 |

|900 |16659.07 |14334.39 |54.864 |19580.81 |

|1000 |18731.68 |16068.84 |62.1 |22007.55 |

|1100 |20810.73 |17848.05 |69.336 |24449.68 |

|1200 |22904.47 |19627.26 |76.716 |26906.64 |

|1300 |25036.4 |21406.47 |84.384 |29402.08 |

|1400 |27222.24 |23320.44 |92.088 |31960.42 |

|1500 |29384.34 |25054.41 |100.044 |34495.27 |

|1600 |31581.85 |26889.57 |108.036 |37067.8 |

|1700 |33794.05 |28713.54 |116.172 |39652.93 |

|1800 |36023.39 |30537.51 |124.488 |42255.38 |

|1900 |38277.59 |32417.43 |132.768 |44893.84 |

|2000 |40516.15 |34286.16 |141.336 |47514.72 |

|2100 |42785.09 |36166.08 |149.796 |50168.1 |

|2200 |45059.01 |38034.81 |158.364 |52824.34 |

Строим диаграмму I – t : ( на миллиметровой бумаге прилагается к данному

дипломному проекту )

Расчеты велись по формулам :

Теоретические энтальпии дымовых газов Iг 0 , кДж/кг :

Iг 0 = VRO2 ? (ct)RO2 + VN2 0 ? (ct)N2 + VH2O 0 ? (ct)H2O ;

Теоретические энтальпии избыточного воздуха Iв 0 , кДж/кг :

Iв 0 = V0 ? (ct)в ;

Энтальпии водяных паров содержащихся в избыточном воздухе IH2O ? , кДж/кг :

IH2O ? = VH2O ? (ct)в ;

Энтальпии дымовых газов в зависимости от температуры Iг , кДж/кг :

Iг = Iг 0 + (? - 1 ) ? Iв 0 + VH2O ? ;

2.4. Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива.

к.п.д. котла : ?к = 81%

Тепловые потери :

от химической неполноты сгорания : q3 = 0,7 % ;

в окружающую среду : q5 = 2,5 % ;

с уходящими газами : q2 = 100 - (?к + q3 + q5 ) = 12 % ;

Температура воздуха : tх.в. = 40 0С ;

Количество теплоты вносимое воздухом в топку : Qх.в. = ? ? V0 ? cх.в. ?

tх.в. = 708,35 кДж/ч ;

Температуры топлива : tт = 40 0С ;

Теплоемкость топлива : ст = 2,742 кДж/кг ? К ;

Коэффициент сохранения : ? = ( 100 - q5 ) / 100 = 0,975

Количество теплоты, вносимое в топку топливом : Qт = ст ? tт = 858,34

кДж/кг ;

Энтальпия уходящих газов : Iух = q2 ? Qн Р + Qх.в. + Qт = 6.690,69 кДж/кг ;

Температура уходящих газов : tух = 300 ОС ( из диаграммы I-t ) ;

Полезное тепловыделение в топке : Qв.т. = Qн Р ? ( 100 - q2 ) / 100 + Qх.в.

+ Qт = 43.967,79 кДж/кг ;

Полная паропроизводительность : Dк = 0,44 кг/с ;

Энтальпия влажного насыщенного пара : iп = 2749 кДж/кг ;

Энтальпия питательной воды : iпв = 640 кДж/кг ;

Расчетный расход топлива : В = Dк ? (iп - iп.в. ) / Qн Р ? ?к = 0,025 кг/с

;

Испарительность топлива : u = Dк / В = 0,005 кг/с ;

2.5. Определение основных элементов топки, характеризующих общую компоновку

котла.

Тепловое напряжение топочного объема : qv = 1150 кВт / м2 ;

Объем топки : Vт = В ? Qн Р / qv = 0,93 м2 ;

Расчетная длина топки : Lт = 0,91 м ;

Площадь стенки топочного фронта : Fт.ф. = Vт / Lт = 1,02 м2 ;

Средняя длина парообразующих труб, освещенных излучением из топки :

пучка : lп = 1,61 м ;

бокового экрана : lб.э. = 1,96 м ;

Угловой коэффициент лучевоспринимающих труб : х = хп = хб.э. = 1 ;

Лучевоспринимающая поверхность нагрева : Нл = Lт ? ( lп + lб.э. ) = 3,25

м2 ;

Полная площадь стен, ограничивающих топочный объем : Fст = Нл + 2 ? Fт.ф.

= 5,29 м2 ;

Степень экранирования топки : ? = Нл / Fст = 0,614 ;

Эффективная толщина излучающего слоя : s = 3,6 ? Vт / Fст = 0,632 м ;

2.6. Расчет теплообмена в топке.

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности

нагрева:?=0,9;

Произведение : ? ? ? = 0,553 ;

Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева :

qл = В ? Qв.т. / ? ? Нл = 369,74 кВТ / м2 ;

Теоретическая температура сгорания : tа = 1850 ОС или Та = 2123 К ; ( из

диагр. I-t, т.к. Iа = Qв.т. )

Температура газов на выходе из топки : t’ з.т. = 950 ОС или Т’з.т. = 1223 К

;

Энтальпия газов на выходе из топки : I’з.т. = 22.134 кДж/кг ;

Коэффициент ослабления лучей топочной средой : k = 4,14 ( Мпа ? м ) –1 (

из номограммы ) ;

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания : kPs = 0,26 при ( P =

0,1 Мпа ) ;

Степень черноты факела : аф = 1 – е –kPs = 0,22 ;

Степень черноты топки : ат = 0,36 ( из номограммы по аф ? ? ) ;

Расчетная температура газов на выходе из топки : tз.т. = 1030 ОС ;

Энтальпия газов на выходе из топки : Iз.т. = 23.986 кДж/кг ;

Количество теплоты, переданной в топке : Qл = (Iа - Iз.т. ) ? ? =

20.494,143 кДж/кг ;

2.7. Расчет теплообмена в пучке парообразующих труб

Строение трубного пучка – шахматный

Наружный диаметр труб : d = 0,029 х 0, 0025 м ;

Число рядов труб : Z2 = 8 ;

Поперечный шаг труб : S1 = 0,04 м ;

Продольный шаг труб : S2 = 0,04 м ;

Число труб в одном ряду : Z1 = LT / S1 = 0,91 / 0, 04 = 23 ( округлено до

целого ) ;

Средняя расчетная длина труб : lп = 1,61 м ( из эскиза ) ;

Коэффициент учитывающий неравномерность омывания : ? = 0,85 ;

Расчетная поверхность нагрева труб : Hп = П ? d ? lп ? Z1 ? Z2 - lп ? LT =

25,5 м2 ;

Полная поверхность нагрева пучка : H = П ? d ? lп ? Z1 ? Z2 = 26,975 м2 ;

Площадь сечения для прохода газов : F = ( LT - Z1 ? d ) ? lп = 0,39 м2 ;

Эффективная толщина излучающего слоя : s = 0,9 ? d ? ( 4 / П ? S1 / d ? S2

/ d –1)=0.065м ;

Температура газов на выходе из топки : tз.т. = 950 0С ;

Энтальпия газов на выходе из топки : Iз.т. = 23.986 кДж/кг ;

Температура кипения воды при рабочем давлении : ts = 151,84 0С ;

Температура газов на выходе из первого пучка : t’ п = 1330 ОС ;

Энтальпия на выходе из первого пучка : I’п = 30.500 кДж/кг ;

Средняя температура газового потока : t’ г = 0,5 ? ( tз.т. + t’ п ) = 1140

ОС или Т г=1413 К ;

Расчетная средняя скорость газов : ? = В ? Vг / F ? Тг / 273 = 4,76 м/сек ;

Количество теплоты, отданное газами : Q’п = (Iз.т. - I’п ) ? ? = 8.156

кДж/кг ;

Коэффициент загрязнения : ? = 0,039 ( м2 ? К ) / Вт ;

Температура наружного загрязнения стенки труб : tс.з. = ts + ? ? Q’п / Нп =

164,3 ОС ;

Поправочные коэффициенты для определения ?к : Сz = 0,96 ; Cs = 1,05 ; Cф =

0,98 ;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией : ?н = 42,5 Вт / ( м2 ? К ) ( из

номограммы ) ;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией : ?к = ?н ? Сz ? Cs ? Cф = 41,98 Вт / (

м2 ? К ) ( расчетный ) ;

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами : к = 4,14 1/( МПа ? м )

( из номограммы ) ;

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания : кPs = 0.0069 ( при P =

0,1 МПа ) ;

Степень черноты газового потока : ? = 0,96 ( из номограммы ) ;

Коэффициент, определяющий температурный режим : Cг = 0,98 ( из графика ) ;

Коэффициент теплоотдачи излучением : ?н = 25,1 Вт / ( м2 ? К ) ( из

номограммы ) ;

Коэффициент теплоотдачи излучением : ?л = ?н ? ? ? Cг = 23,5 Вт / ( м2 ? К

) ( расчетный ) ;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке : ?1 = ? ? ?к + ?л = 59,183 Вт

/ ( м2 ? К ) ;

Коэффициент теплопередачи : кп = ?1 / ( 1+ ? ? ?1 ) = 15,7 Вт / ( м2 ? К

) ;

Разность температур теплообменивающихся сред : ?tб = tз.т. - ts = 798,16 ОС

( бо’льшая );

Разность температур теплообменивающихся сред : ?tм = tп - ts = 1178,16 ОС

(ме’ньшая) ;

Температурный напор : ?tп = ( ?tб - ?tм ) / ( 2,3 ? lg ? ?tб / ?tм ) =

976,95 ОС ;

Количество теплоты воспринимаемое поверхностью нагрева :

Q”п = кп ? Hп ? ?tп ? (10-3 / В ) = 6.445,87 кДж / кг ;

Расчетное количество теплоты переданное в пучке : Qп = 7.300,935 кДж / кг ;

Расчетная температура газов за пучком : tп = 1086 ОС ;

Энтальпия газов за пучком : Iп = 24.940 кДж / кг ( из диаграммы I – t ) ;

2.8. Балланс по паропроизводительности и к.п.д.

Расход топлива : В = 0,025 кг / сек ;

Низшая теплота сгорания топлива : QнР = 42.700 кДж / кг ;

Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в топке : Qл =20.494,143

кДж/кг;

Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в парообразующем пучке :

Qп = 7.300,935 кДж / кг ;

Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в сумме :

SQк = Qл + Qп = 27.795,078 кДж / кг ;

Энтальпия влажного насыщенного пара : iп = 2749 кДж/кг ;

Энтальпия питательной воды : iпв = 640 кДж/кг ;

Испарительность топлива : u = SQк / ( iп - iп.в. ) = 16,8 кг / кг ;

Паропроизводительность : Dк = u ? В = 0,42 кг / сек ;

К.п.д. : ?к = ( SQк / QнР ) ? 100 = 85 % ;

3. Расчет питательной системы котла и выбор центробежного насоса

В состав системы входят : питательная цистерна котла, центробежный насос,

фильтр очистки от примесей, датчик температуры, трубопроводы и арматура.

Расчет питательной системы сводится к выбору центробежного насоса с

оптимальной подачей и напором. Т.к. система работает с подпором, то

устройство для вакуумного всасывания не нужно.

Производительность насоса : G = ( 2 ? Dк ) / 2268 ? ? = 28,1 м3 / час ;

где : Qобщ = 3.374.400 кДж / кг - теплота передаваемая паром ;

? =968 кг / м3 - удельный вес конденсата при температуре (

tп.в. = 40 ОС ) ;

2.268 кДж / кг – теплота испарения пара низкого давления ;

По расчитанной производительности выбираем одноступенчатый центробежный

насос 2 К-6.

где : «2» – диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз ;

«К» – консольный ;

«6» – коэффициент быстроходности, уменьщенный в 10 раз и

округленный ;

Технические характеристики :

Подача : V = 30 м3 / час ;

Напор : Н = 34,5 м ;

Скорость вращения крыльчатки : n = 2900 об/мин ;

К.п.д. : ? = 64 % ;

Диаметр рабочего колеса : d2 = 162 мм ;

Принципиальная схема питательной системы отражена на чертеже №3 системы

парового снабжения.

4. Принципиальная схема топливной системы котла

Т.к. расход топлива устанавливаемого парового котла увеличивается на 25%,

эксплуатация котла идет только во время стоянок судна ( в том числе зимней

) и во время маневров, то перерасчет автономности плавания не требуется.

Более подробно это отражено в расчете экономической эффективности, где

расписана продолжительность работы автономного котла во время летнего,

зимнего и весенне-летнего периода в году, а также величины ходового и

стояночного времени по периодам года.

Также не требуется никаких перерасчетов топливной системы начиная от

расходной топливной цистерны до насоса форсунки котла.

[pic]

5. Средства автоматики котла

Все средства автоматического контроля за работой котла идут в заводской

комплектации и включают в себя манометры, реле давления, редукционный

клапан, односторонний пропускной клапан и средства сигнализации при

повышении давления.

IV. Расчет системы «пар – вода».

Данная система служит для передачи теплоты пара, получаемого в котле, воде,

циркулирующей в контуре горячей воды, и обеспечивающей нужды всех

потребителей. Т.к. на судне производится замена водогрейного котла паровым,

то чтобы не переделывать всю систему горячей воды, необходимо установить

пароводяные теплообменные аппараты и, тем самым, осуществить передачу тепла

от пара воде. Расчет данной системы сводится к определению необходимой

поверхности нагрева и выбору соответствующего пароводоподогревателя. Для

повышения надежности, экономичности и безотказности системы нужно

установить два параллельных однотипных пароводоподогревателя с одинаковыми

техническими характеристиками.

Рассчитать два основных подогревателя воды на судне, которые должны

подогревать воду в количестве 56.000 кг / ч от t1 = 40 ОС до t2 = 90 ОС

паром с давлением Р = 0,5 МПа (?н = 151,8 оС ).

*** - Количество воды максимально расходуемой потребителями в течение часа

выбрано согласно сумме производительностей насосов горячей воды :

Насос камбузного водоподогревателя : 4,5 м3 / час ;

Насос бойлеров горячей мытьевой воды : 18 м3 / час ;

Насос горячей воды системы кондиционирования : 30 м3 / час ;

Насос радиаторного отопления МКО : 3 м3 / час ;

Итого : 55,5 м3 / час ;

Требуется выбрать типоразмер пароводяного вертикального подогревателя серии

«Промстройпроект». При расчете загрязнение поверхности нагрева учесть

понижающим коэффициентом ? = 0,8.

Страницы: 1, 2, 3, 4

МЕНЮ

Изменение СЭУ С. Есенин