Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Задание на проектирование и исходные данные

2. Тепловой расчет утилизационного водотрубного котла с цилиндрической формой кожуха и спиральными горизонтальными змеевиками

2.1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

2.2 Построение диаграммы IГ - s

2.3 Конструктивный расчет водогрейного пучка

2.4 Проверочный расчет водогрейного пучка

3. Расчет аэродинамического сопротивления утилизационного котла

4. Построение гидравлической схемы котельной

5. Гидравлический расчет трубопроводов котельной, выбор арматуры и труб

6. Подбор сетевых (циркуляционных) насосов

7. Подбор трехходового клапана

8. Расчет параметров расширительного бака

9. Подбор вспомогательного водогрейного котла. Подбор горелки вспомогательного котла

9.1 Подбор вспомогательного котла

9.2 Подбор горелки вспомогательного котла

9.3 Технические характеристики вспомогательного котла и горелки

10 Аэродинамический расчет газовыхлопного тракта вспомогательного котла

10.1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

10.2 Подбор газовыхлопных труб

10.3 Расчет общего сопротивления газовыхлопного тракта

11. Водный режим и водоподготовка

Список литературы



1. Задание на проектирование и исходные данные

Таблица 1 - Исходные данные

Величина	Формула и обоснование	Численное значение
Теплопроизводительность, кВт	Задано	400
Параметры теплоносителя на выходе из котельной: Давление воды, МПа Температура воды, 0С	Задано	0,4 95
Эффективная мощность главных двигателей Ne, кВт	Задано	1900
Удельный расход топлива для ГД ge, кг/(кВт*ч)	Задано	0,21
Расход топлива ГД В, кг/с		0,111
Коэффициент избытка воздуха, б	Задано	2,0
Температура газов на выходе из двигателя д,0С	Задано	460
Температура 0С: питательной воды tпв насыщения ts	Задано Табл. 6.3	70 143,6



2. Тепловой расчет утилизационного водотрубного котла с цилиндрической формой кожуха и спиральными горизонтальными змеевиками

тепловой утилизационный котел аэродинамический

2.1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

Таблица 2 - Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

Величина	Формула или обоснование	Числовое значение
1	2	3
Марка топлива	Задано	Дизельное топливо
Состав горючей массы, %:
углерод CГ	Табл. 2.2 [1]	86,3
водород HГ	Табл. 2.2 [1]	13,3
азот + кислород NГ + ОГ	Табл. 2.2 [1]	0,1
летучая сера	Табл. 2.2 [1]	0,3
Состав рабочей массы, %:
зола АP	Табл. 2.2 [1]	0,01
влага WP	Табл. 2.2 [1]	0
углерод СP		86,29
водород НP		13,3
азот + кислород NP + ОP		0,1
летучая сера		0,3
Влагосодержание атмосферного воздуха d, кг/кг	Принимаем	0,01
Объем теоретически необходимого воздуха V0, м3/кг		11,23
Объем водяных паров м3/кг		1,85
Суммарный объем газов СО2 и SO2 м3/кг		1,63
Объем при б = 1, м3/кг:
водяных паров м3/кг		1,66
азота при б = 1, м3/кг		8,87
газов (продуктов сгорания),		12,16
Действительный объем газов м3/кг		24,71
Объемные доли продуктов сгорания:
Суммы углекислого и сернистого газов		0,07
водяных паров		0,08
Суммы трехатомных газов rП		0,15

2.2 Построение диаграммы I_Г -

Все необходимые расчеты выполнены в виде таблицы (табл. 3), на основании которой построена диаграмма I_Г = f () (рисунок 1).

Расчет ведем по следующим формулам:



Рисунок 1 - Диаграмма I_Г = f ()

2.3 Конструктивный расчет водогрейного пучка

Таблица 4 - Конструктивный расчет водогрейного пучка

Величина	Формула или обоснование	Числовое значение
1	2	3
Наружный диаметр d, м	Принимаем	0,029
Шаг, м: поперечный s1 продольный s2	>> >>	0,044 0,044
Мощность котла (пучка) Qп, кВт	Задано	400
Температура газов на входе в пучок , 0С		460
Энтальпия газов на входе в пучок I1, кДж/кг	Диаграмма IГ = f ()	15100
Коэффициент сохранения теплоты ц	Принимаем	0,96
Энтальпия газов при выходе из пучка Iух, кДж/кг		11346
Температура газов при выходе из пучка , 0С	Диаграмма IГ = f ()	340
Средняя температура газов в пучке , 0С		400
Средняя температура газов в пучке Tп, К		673
Скорость газов в перепускной трубке щпт, м/с	Принимаем	60
Внутренний диаметр перепускной трубы dпт, м		0,37
Наружный диаметр перепускной трубы Dпт, м	Принимаем	0,38
Внутренний диаметр цилиндрического кожуха Dк, м	Формула (13.11) [1] (А=30)	1,3
Общая длина спирали змеевика Lсп, м	Рис. 13.7, а, формула (13.12) [1]	23
Площадь поверхности нагрева змеевика, состоящего из двух спиралей Hзм, м2		4,18
Живое сечение для прохода газов Fг, м2		0,54
Скорость газов в пучке щг, м/с		12,5
Коэффициент теплопроводности газов л, Вт/(м*К)	Табл. 6.2, рис. 6.5 [1]	0,056
Коэффициент кинематической вязкости х, м2/с	Табл. 6.2, рис. 6.5 [1]	0,0000572
Критерий Прандтля Pr	>>	0,624
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке бк, Вт/(м2*К)	Формула (6.29) - (6.13) [1]	102,73
Температура наружной поверхности Загрязняющего слоя tз, 0С	ts+60	203,6
Температура наружной поверхности загрязняющего слоя Tз, 0С	tз+273	476,6
Эффективная толщина излучающего слоя S, м	Формула (6.42) [1]	0,05
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами k, 1/(м*мПа)	Формула (6.14) [1] (вместо TT подставляем TП)	11,65
Степень черноты трехатомных газов бг	Формула (6.13) [1]	0,057
Коэффициент теплопередачи Излучением трехатомных газов бл, Вт/(м2*К)	Формула (6.41) [1]	2,2
Коэффициент тепловой эффективности ш	Табл. 6.1	0,63
Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2*К)	Формула (6.25) [1]	66,11
Температурный напор , 0С		251
Расчетная поверхность нагрева Hп, м2		24,1
Расчетное число змеевика z		5,76
Приятое число змеевика z*	Округляем	6
Принятая площадь поверхности нагрева котла H*п, м2		25,08

2.4 Проверочный расчет водогрейного пучка

Таблица 5 - Проверочный расчет водогрейного пучка

Температура газов при выходе из пучка , 0С	Принимаем	365	340	315
Энтальпия газов при выходе из пучка Iух, кДж/кг	Диаграмма IГ = f ()	11886	11346	10474
Температурный напор , 0С	См. выше формулу для температурного напора	266,1	251	237,3
Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2*К)	Оставляем прежнее значение без пересчета (см. выше)	66,11
Мощность пучка, кВт: по уравнению теплового баланса QПБ по уравнению теплопередачи QПТ уточнения Q*П	Мощность пучка, кВт: Из графического решения уравнения теплового баланса и теплопередачи (см. рис. 12.2) [1]	342 424	400 400 400	493 378
Уточнения температуры Газов при выходе из пучка , 0С	То же		355

Рисунок 2 - График решения уравнения теплообмена и теплового баланса

Q_пт - мощность пучка по уравнению теплопередачи;

Q_пб - мощность пучка по уравнению теплового баланса;

- уточненная температура газов при выходе из пучка;

Q^*_п - уточненная мощность.



3. Расчет аэродинамического сопротивления утилизационного котла

Таблица 6 - Аэродинамический расчет котла

Величина	Формула или обоснование	Числовое значение
1	2	3
1 Сопротивление трения
1.1 Сопротивление кожуха пучка труб
Высота кожуха H, м	Задано	0,62
Шероховатость стенок r, м	Задано	0,0002
Диаметр котла Dк, м	Задано	1,3
Диаметр перепускной трубы Dp, м	Задано	0,38
Площадь сечения Sк, м2		1,35
Площадь сечения Sp, м2		0,132
Смачиваемые периметр U, м		5,4
Эквивалентный диаметр dэкв, м		0,902
Сопротивление , Па		0,0734
1.2 Сопротивление перепускной трубы
Высота кожуха H, м	Задано	0,62
Шероховатость стенок r, м	Задано	0,0002
Диаметр перепускной трубы Dp, м	Задано	0,38
Площадь сечения Sp, м2		0,132
Смачиваемые периметр U, м		1,28
Эквивалентный диаметр dэкв, м		0,41
Сопротивление , Па		0,08
1.3 Сопротивление кожуха приемного и отводящего
Высота кожуха H, м	Задано	0,62
Шероховатость стенок r, м	Задано	0,0004
Диаметр перепускной трубы Dp, м	Задано	1,3
Площадь сечения Sк, м2		1,35
Смачиваемые периметр U, м		4,11
Эквивалентный диаметр dэкв, м		1,31
Сопротивление , Па		0,0707
1.4 Общее сопротивление трения
Общее сопротивление трения , Па		0,2241
2 Сопротивление поперечно-омываемых пучков труб
Число труб в ряду z	Задано	5
Скорость движения газов щ, м/с	Задано	15,05
Плотность газов с, кг/м2	Задано	1,293
Эквивалентный диаметр d, м	Задано	0,902
Коэффициент кинематической вязкости х, м2/с	Табл. 6.2 рис. 6.5	0,0000523
Число Рейнольдса Re		259562,142
Геометрические размеры змеевиков s1, м s2, м dz, м	Задано	0,044 0,044 0,029
Коэффициент ц		0,7428
Коэффициент у1		1,517
Коэффициент Cs		3,818
Коэффициент о		1,055
Сопротивление , Па		154,49
3 Местные сопротивления
3.1 Внезапное расширение
Диаметр котла Dк, м	Задано	1,3
Диаметр трубы Dt, м	Задано	0,38
Площадь сечения Sк, м2		1,35
Площадь сечения St, м2		0,132
Коэффициент в		0,098
Коэффициент о	Рис. 7.1	0,91
Сопротивление , Па		133,255
3.2 Внезапное сужение
Диаметр котла Dк, м	Задано	1,3
Диаметр трубы Dt, м	Задано	0,38
Площадь сечения Sк, м2		1,35
Площадь сечения St, м2		0,132
Коэффициент в		0,098
Коэффициент о	Рис. 7.1	0,46
Сопротивление , Па		67,36
3.3 Заслонка
Коэффициент о	Рис. 7.1	0,1
Сопротивление , Па		14,643
3.4 Общее местное сопротивление
Общее местное сопротивление , Па		215,258
4 Определение самотяги
Высота котла H, м	Задано	2,26
Температуры газов Tг, К воздуха Tв, К	Задано	673 293
Самотяга , Па		14,65
5 Общее аэродинамическое сопротивление
Общее сопротивление , Па		355,32

4. Построение гидравлической схемы котельной

Данная схема работает с тепловой сетью без разделительных теплообменников.

Трубопроводы котельной имеют выход 1 с Р₁ и T₁ и вход 2 с Р₂ и Т₂. Температура T₁ определяется потребителем. Температура Т₂ не должна быть меньше установленной в соответствии с инструкцией по эксплуатации котлов: температура Т₂ не должна приводить к появлению конденсата. Перепад температур T₁ и Т₂ определяет необходимый расход воды, которую необходимо прокачивать через котлы для получения необходимой тепловой мощности. Чем больше перепад, тем меньше расход циркуляционной воды и меньше мощность циркуляционных насосов.

Циркуляцию воды через котлы обеспечивают циркуляционные насосы (поз.1). Они устанавливаются на линии подачи, так как Т₂ < Т₁, поэтому надежность работы насосов будет выше. Циркуляционные насосы: 1 - рабочий, 1 - резервный.

Между линией подачи 1 и 2 имеется перемычка - трехходовой регуляционный клапан (поз.3), который обеспечивает, за счет перепуска при необходимости охлажденной воды из 2 в 1 миную котлы, необходимую температуру. Это обеспечивает регулирование мощности в зависимости от нагрузки у потребителей.

Давление Р₁ и Р₂ определяется исходя из следующего: давление в конце должно обеспечивать надежную работу без вскипания котлов в соответствии с заданной температурой Т₁.

Котлы имеют предохранительные клапаны (поз.5). Вспомогательный котел имеет в своем составе рециркуляционный насос (поз.4), необходимый для того, чтобы при понижении температуры Т₂ ниже допустимого значения, за счет перепуска части нагретой воды из котла обеспечить поддержание температуры в необходимом диапазоне.

Гидравлическая схема котельной установки вместе с гидравлическими системами у потребителей образуют замкнутый контур. Для обеспечения устойчивости поддержания давления в таком замкнутом контуре необходимо в одном из сечений поддерживать давление постоянным.

Насос подпиточной воды (поз.2) вместе с двухходовым регулирующим клапаном (поз.7) обеспечивает поддержание давление Р₂.



5. Гидравлический расчет трубопроводов котельной, выбор арматуры и труб

Гидравлические расчеты трубопроводов производятся с целью выбора насосов, их параметров, а также для оценки распределения давления на участках трубопроводов.

Расчетные расходы воды в трубопроводах определяются следующим образом: для обеспечения гидравлических режимов циркуляции теплоносителя в котловом контуре исходными данными являются:

1) теплопроизводительность котлов N, кВт;

2) номинальный расход воды через котлы Q, кг/ч;

3) максимальная температура воды на выходе из котлов Т₁ °С;

4) температура воды на входе Т₂, °С.

Исходя из практического опыта проектирования котельных, перепад температур котлов обычно принимается 25 °С.

В приведенной гидравлической схеме предусматривается поочередная работа утилизационного и вспомогательного котлов, то циркуляционные насосы должны обеспечивать расход на один котел:

где, - удельная теплоемкость воды;

T₁ - T₂ - расчетный перепад температуры воды на входе и выходе из котлов, ⁰С;

- суммарная тепловая мощность котлов, кВт.

Так как система ГВС выполнена по кольцевой схеме (с возвратом части подаваемой к потребителям воды в котельную), то для обеспечения гарантированного заполнения обратного трубопровода подача насосов принимается на 20-25% больше рассчитанного по формуле.

Рассчитанный расход в трубопроводе исходной воды Q_ХВ суммируется из максимального расхода воды на ГВС и расхода воды на подпитку тепловых сетей Q_под:

При неизвестном фактическом значении величина Q_под определяется по нормативам.

Для закрытых систем теплоснабжения объем подпитки принимается равным 0,75% от объема воды в системе.

где, V_сист = 6000 л - объем теплоносителя в системе;

Таким образом, величину объема подпиточной воды примем равной 0,045 м³.

При определении диаметров труб допустимая скорость составляет не более 3 м/с. Практически же обычно принимается для трубопроводов котельных в пределах 1 - 2 м/с. Диаметры труб выбираются в соответствии с условным диаметром.

где, v = 1,5 м/с - расчетная скорость воды в трубопроводе.

Расчетный диаметр труб равен:

Выбираем трубу: Труба Условный диаметр Dу = 57 мм.

Арматуру трубопровода подбираем по условному диаметру. Скорость движения воды в выбранной трубе будет равна:

где, d_вн = 64 мм - внутренний диаметр трубопровода.

В каждой сети затрачивается энергия на преодоление гидравлических сопротивлений. Эти потери являются безвозвратными.

Различают два вида потерь полного давления (гидравлического сопротивления) в сети трубопровода:

1) потери на трение (сопротивление трения) ;

2) местные потери (местное сопротивление) .

Потери на трение по длине трубопровода вычисляется по формуле:

где, л = 0,035 - шероховатость стенок трубы;

l = 46 - расчетная длина трубопровода;

d = 0,057 - внутренний диаметр трубопровода;

р = 1000 кг/м³ - плотность воды в трубопроводе;

v = 1,5 м/с - расчетная скорость воды в трубопроводе.

Сумма местных потерь равна:

где, Па - потери напора в котле;

Па - потери напора в обратном клапане;

Па - потери напора в трехходовом клапане;

Па - потери напора потребителем;

Напор циркуляционного насоса должен превышать потери давления в трубопроводах:

Таким образом, напор насоса при расходе 13,8 м³/ч должен быть не менее 20 м.вод.ст.



6. Подбор сетевых (циркуляционных) насосов

Насосы в системе устанавливаются в количестве 2 штук: 1 - рабочий, 1 - резервный.

Насос должен отвечать следующим требованиям: напор насоса при расходе 13,8 м³/ч должен быть не менее 20 м.вод.ст.

КПД должен быть в зоне максимальных значений. Температура не меньше принятой температуры в системе.

Насос должен быть надежен в работе, иметь разрешение регистра и оптимальные ценовые характеристики.

Исходя из требований, перечисленных выше в качестве сетевых (циркуляционных) насосов принимаем насос Calpeda NR4 50/250A. Страна производитель Италия, гидравлические характеристики насоса приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Гидравлические характеристики насоса



Рисунок 4 - Схема установки насоса

Рисунок 5 - Размеры насоса

Таблица 7 - Массогабаритные показатели насоса

Величина	мм	Масса, кг
	DN	a	f	h1	h2		l	l1	l2	x
Значение	50	440	592	100	592	-	128	175	176	85	93,5



Рисунок 6 - Фланец насоса

Таблица 8 - Геометрические размеры фланца

DN	мм
	C	K	D	Отверстия	g2
				Nє
50	99	125	165	4	19	20



7. Подбор трехходового клапана

Подбор трехходового регулирующего клапана ведем по характеристике пропускной способности клапана K_v.

K_v (K_vs) клапана - характеристика пропускной способности клапана, есть условный объемный расход воды через полностью открытый клапан, м³/ч, при перепаде давлений 1 бар при нормальных условиях. Указанная величина является основной характеристикой клапана.

Зависимость перепада давлений на клапане, объемного расхода жидкости через регулирующий клапан, и условный объемный расход (K_v) описывается следующим соотношением:

где, Q_ном = 13,8 м³/ч - номинальный расход жидкости в системе;

= 0,25 бар - перепад давления на полностью открытом клапане;

= 1000 кг/м³ - плотность жидкости в системе.

Исходя из соотношения, имеем, клапан, у которого при расходе 13,8 м³/ч перепад давления = 0,25 бар, пропускная способность клапана:

м³/ч.

По каталогу выбираем клапан Danfoss VF3 Dy = 50 мм, у которого K_vs = 40 м³/ч. Технические характеристики, материал, условия применения, характеристика регулирования и схемы монтажа и устройство клапана приведены ниже.

Действительная гидравлическая потеря выбранного клапана при полном открытии:

бар.

Рисунок 7 - Общий вид клапана Danfoss VF3

Технические характеристики трехходового клапана Danfoss VF3:

Условный проход Dy, мм: 50;

Пропускная способность K_vs, м³/ч: 40;

Ход штока, мм: 15;

Динамический диапазон регулирования: 100:1;

Характеристика регулирования: логарифмическая (для прохода А-АВ), линейная (для прохода В-АВ);

Коэффициент начала кавитации Z: ? 4;

Протечка через закрытый клапан, % от K_vs: ? 0,05 (для прохода А-АВ), ? 1,0 (для прохода В-АВ);

Условное давление P_у, бар: 16;

Максимальный перепад давлений на клапане преодолеваемый приводом, бар: 4;

Рабочая среда: вода или 50% водный раствор гликоля;

pH среды: от 7 до 10;

Температура рабочей среды t, ⁰С: 2(-10)-150(130);

Присоединение: фланцы P_y = 16 бар, по EN1092-2.

Материалы

Корпус: серый чугун (GG-25);

Шток: нержавеющая сталь;

Золотник: бронза;

Уплотнение сальника: EPDM.

Рисунок 8 - Условия применения трехходового клапана

Рисунок 9 - Характеристика регулирования

Монтаж

Перед монтажом клапана трубопроводная система должна быть промыта, соединительные элементы трубопровода и клапана размечены на одной оси, клапан защищен от напряжений со стороны трубопровода.

При монтаже клапана необходимо убедиться, чтобы направление регулируемой среды совпало с направлением, указанным на его корпусе: всегда от входов А и В к выходу АВ.

Клапан может быть установлен в любом положении, кроме электроприводом вниз, чтобы на привод не попадала вода из неплотностей клапана. Необходимо обеспечить достаточно свободное пространство вокруг клапана с приводом для их демонтажа и обслуживания.

Клапан и привод запрещается размещать в помещениях во взрывоопасных помещениях. Температура окружающего воздуха при монтаже и эксплуатации клапана должна быть в пределах 2 - 50 °С.

Электропривод может быть повернут вокруг оси штока клапана в удобное для обслуживания положение (на 360°), после чего он должен быть зафиксирован на клапане стопорными винтами.

Трехходовой клапан используется для смешения потоков, т. е. должен иметь два входа и один выход.

Рисунок 10 - Схема установки клапана

Устройство

Рисунок 11 - Устройство клапана VF3: 1 - корпус клапана; 2 - вставка клапана; 3 - золотник; 4 - шток; 5 - седло; 6 - устройство разгрузки давления

Габаритные и присоединительные размеры

Рисунок 12 - Габаритные и присоединительные размеры

Таблица 9 - Габаритные и присоединительные размеры

Тип	Ду,мм	Размеры, мм	Кол-во отв. n	Масса, кг
		L	H	H1	H2	k	d2
VF3	50	230	100	239	259	125	19	4	12,79



8. Расчет параметров расширительного бака

Объем бака следует подбирать так, чтобы полезный объем бака был не меньше температурного расширения теплоносителя.

Исходными данными при расчете расширительного бака будут являться:

1. Объем теплоносителя (воды) в системе, V_сист, л. Данная величина может быть вычислена в зависимости от мощности системы.

2. Статическая высота (статическое давление). Высота столба жидкости в системе, находящегося под баком. Один метр столба жидкости создает давление 0,1 бар.

3. Предварительное давление расширительного бака, P_предв - давление газа в газовой камере пустого расширительного бака при комнатной температуре. Эта величина должна равняться статическому давлению, создаваемому столбом жидкости в системе после ее заполнения. Таким образом, до введения системы в работу, давление газа в баке компенсирует статическое давление столба жидкости, в результате чего мембрана бака находится в равновесии и бак еще ен заполнен.

4. Максимальное давление, P_max- максимальное давление в системе в месте установки расширительного бака.

5. Средняя температура системы, T_ср,єС - средняя температура системы в процессе ее работы.

Порядок расчета

1) Определяется коэффициент расширения жидкости K_расш (прирост объема, %) при ее нагреве от 10єС (принимается, что система заполняется при температуре 10єС) до средней температуры системы. Для определения этого коэффициента используются следующая диаграмма:

Рисунок 13 - Температурное расширение воды в % при ее нагреве (охлаждении) от 10 єС до средней температуры системы.

Средняя температура:

По диаграмме получаем значение: K_расш= 3%.

2) Определяется объем расширения V_сист, л - объем жидкости, вытесняющийся из системы при ее нагреве от 10 єС до средней температуры системы:

3) Определяется коэффициент заполнения бака (коэффициент эффективности) при заданных условиях работы, который показывает максимальный объем жидкости (в процентах от полного объема расшириельного бака), который может вместить расширительный бак. Все давления в формуле абсолютные.



Для нормального функционирования системы принимаем K_зап = 0,5.

4) Определяется полный потребный объем V, л расширительного бака и вводится коэффициент запаса 1,25:

5) Выбирается модель расширительного бака с округлением в сторону ближайшего целого.

Из каталогов имеем следующие варианты расширительных баков:

Таблица 10 - Выбор расширительного бака

Модель	Объем бака, л	Масса, кг	Максимальная рабочая температура,	Стоимость, руб
Reflex DE 500/6 (Германия)	500	79	120	32400
Zimmet CAL-PRO 500 (Италия)	500	78,2	99	33531
VaremMaxivarem LR UR 500 (Италия)	500	97	100	34744

Выбираем расширительный бак Reflex DE 500/6, т.к. он отвечает всем требованиям и имеет минимальную стоимость относительно других вариантов. Технические данные расширительного бака представлены ниже.

Технические данные

Рисунок 14 - Габаритные и присоединительные размеры

Таблица 11 - Габаритные и присоединительные размеры

Тип		H, мм	h, мм		A	Масса, кг
N 500/6	740	1290	225	570	R1	79,0



9. Подбор вспомогательного водогрейного котла. Подбор горелки вспомогательного котла

9.1 Подбор вспомогательного котла

Подбираем судовой водогрейный котел. Принимаем стальной жаротрубный горизонтальный котел ЗИОСАБ - 400.

Необходимо получение разрешения регистра.

9.2 Подбор горелки вспомогательного котла

Выбранный котел поставляется с дизельной горелкой Ecoflam Maior P 60 AB.

9.3 Технические характеристики вспомогательного котла и горелки

Таблица 12 - Технические характеристики вспомогательного котла

1. Номинальная теплопроизводительность, кВт	400
2. КПД, %, не менее	91,0
3. Рабочее давление воды в котле, МПа (кгс/см2)	0,6 (6,0)
4. Максимальная температура воды на выходе из котла,0C	115
5. Номинальный расход воды, м3/час, при Dt = 200 0C	21,5
6. Минимальный расход воды, м3/час, при Dt = 350 0C	12,2
7. Гидравлическое сопротивление котла, кПа (мм. вод. ст.) при Dt = 200 0C	1,3 (130)
8. Аэродинамическое сопротивление котла, кПа (мм. вод. ст.)	0,2 (20)
9. Водяная емкость котла, м3	0,45
10. Длина топки, м	1,7
11. Диаметр топки, м	0,696
12. Температура уходящих газов, 0C, не ниже	160
13. Поверхность нагрева, м2	15,1
14. Габаритные размеры (без выступающих элементов), мм	2455х1170х1365
15. Масса котла (без горелки), кг, не более	1405
16. Содержание оксида углерода СО в сухих уходящих газах, мг/м3, в пересчете на коэффициент избытка воздуха б = 1,0 и нормальные условия, не более
· На легком жидком топливе	130
· На природном газе	130
17. Содержание оксидов азота (в пересчете на NO2) в сухих уходящих газах, мг/м3, в пересчете на коэффициент избытка воздуха б = 1,0 и нормальные условия, не более
· На легком жидком топливе	250
· На природном газе	120
18. Массовый расход уходящих газов при номинальной теплопроизводительности и б = 1,1 , кг/час	0,78х103
19. Коэффициент избытка воздуха б
· На легком жидком топливе	1,10-1,15
· На природном газе	1,05-1,10
20. Уровень звука в контрольных точках при работе котла, дБА, не более	80
21. Напряжение питания, В	380/220
22. Сечение дымового патрубка, см2	970
23. Потери в окружающую среду, q5, %	0,44
24. Удельное потребление электроэнергии, кВт/МВт	1,5

Рисунок 15 - Подробный чертеж и габариты котла ЗИОСАБ - 400



Технические характеристики горелки Ecoflam Maior P 60 AB.

Рисунок 16 - Габаритные и присоединительные размеры

Таблица 13 - Габаритные и присоединительные размеры

Тип	А	В	С	D	D1	E	F	I	L	M
Maior P 60 AB	590	330	260	230	390	555	180	190	190	M10
головка горелки: D = короткая, D1 = длинная



10 Аэродинамический расчет газовыхлопного тракта вспомогательного котла

10.1 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

При определение продуктов сгорания коэффициент избытка воздуха б = 1,05.

Таблица14 - Определение объемов воздуха и продуктов сгорания

Величина	Формула или обоснование	Числовое значение
Марка топлива	Задано	Дизельное топливо
Состав горючей массы, %:
углерод CГ	табл. 2.2 [1]	86,3
водород HГ	табл. 2.2 [1]	13,3
азот + кислород NГ + OГ	табл. 2.2 [1]	0,1
летучая сера	табл. 2.2 [1]	0,3
Состав рабочей массы, %:
зола АР	табл. 2.2 [1]	0,01
влага WР	табл. 2.2 [1]	0
углерод СР		86,29
водород НР		13,30
азот + кислород NР + ОР		0,10
летучая сера		0,30
Влагосодержание атмосферного воздуха d, кг/кг	Принимаем	0,01
Объем теоретически необходимого количества воздуха V0, м3/кг		11,23
Объем водяных паров VH2O, м3/кг		1,85
Суммарный объем газов газов CO2 и SO2 VRO2 , м3/кг		1,63
Объем при , м3/кг:
водяных паров ,		1,66
азота при,		8,87
газов (продуктов сгорания),		12,16
Действительный объем газов VГ, м3/кг		12,37

Расход газов в газовыхлопной трубе равен:

где, B = 29,41 кг/ч - номинальный массовый расход топлива.

10.2 Подбор газовыхлопных труб

Средняя скорость движения газов в трубе лежит в интервале х = 12 - 18 м/с. Для дальнейших расчетов принимаем х = 15 м/с.

Диаметр выхлопных труб определим по формуле:

В качестве газовыхлопной трубы принимаем: труба

Скорость движения воды в выбранной трубе будет равна:



где, d_вн = 108 мм - внутренний диаметр трубопровода.

10.3 Расчет общего сопротивления газовыхлопного тракта

Расчетная схема газовыхлопного тракта приведена на рисунке 17.

Рисунок 17 - Расчетная схема газовыхлопного тракта

Потери на трение по длине газовыхлопной трубы вычисляется по формуле:

где, л = 0,035 - шероховатость стенок трубы;

l = 22,6 - расчетная длина трубопровода;

d = 0,108 - внутренний диаметр трубопровода;

р = 1,293 кг/м³ - плотность воды в трубопроводе;

v = 15 м/с - расчетная скорость воды в трубопроводе.

Сумма местных потерь равна:

где, - гидравлическое сопротивление отвода, Па;

гидравлическое сопротивления выхода из канала, Па;

Гидравлическое сопротивление отвода:

где, коэффициент местного сопротивления отвода.

где, коэффициент учитывающий влияние шероховатости стенок;

исходный коэффициент поворота, зависящий от формы и относительной кривизны его;

В=1 - коэффициент, учитывающий угол поворота

C=1 - коэффициент, определяемый для колен и отводов с закруглением кромок.

Произведение для отводов и колен с закругленными срезанными кромками определяется по графику на рис.7.4 [1]. Из графика видно, что для произведение .

Гидравлическое сопротивление выхода из канала:

где, коэффициент местного сопротивления выхода из канала.

Самотяга выхлопной трубы:

где, H = 10,4 м - высота выхлопной трубы;

T_Г = 448 К - температура выхлопных газов;

Т_В = 293 К - температура воздуха.

Общее сопротивление газовыхлопного тракта вспомогательного котла:

где, - аэродинамическое сопротивление газовыхлопного тракта вспомогательного котла.

Применяем горелку Ecoflam Maior P 60 AB, которая обеспечивает необходимое противодавление, для удаления продуктов сгорания. При этом имеется небольшой запас давления для возможных кратковременных перегрузок.



11. Водный режим и водоподготовка

Для экономичной организации водного режима ПК необходимо такое качество питательной и котловой воды, которое позволит предотвратить опасную коррозию, образование отложений на пароводяной стороне и получить пар требуемой чистоты. Нормы качества питательной и котловой воды устанавливаются дифференцированно в зависимости от типа ПК и параметров пара и регламентируются Правилами технической эксплуатации (ПТЭ). В табл. 15 приведены эксплуатационные нормы на качество питательной и котловой воды для вспомогательных котлов.

Таблица 15 - Нормы качества питательной и котловой воды для ПК морских судов

Показатель качества воды	Значение
Питательная вода
Общая жесткость, мг.экв/кг	0,04
Растворенный кислород, мг/кг Содержание масла, нефтепродуктов, мг/кг	Не нормируется 3
Котловая вода
Общее солесодержание, мг/кг	3500
Щелочное число по NaOH, мг/кг	150-200
Содержание фосфат-ионов PO4-3, мг/кг	10-30
Нитратное число по NaNO3, мг/кг	75-100

Нормы на качество воды, используемой для заполнения и подпидки отопительных систем с водогрейными котлами, не разработаны. В отопительных стационарных установках попиточная вода должна удовлетворять следующим требованиям: при температуре подогрева до єС ее карбонатная жесткость не должна превосходить 0,7-0,9 мг-экв/кг, при более высоком подогреве (до 150єС) - 0,4-0,5 мг-экв/кг.

Требуемое качество питательной воды обеспечивается ее докотловой обработкой, а качество котловой воды достигается вводом в нее специальных коррекционных добавок и продувкой. Введение в котловую воду щелочных и фосфатных реагентов (едкого натра NaOH, кальцинированной соды Na₂CO₃, тринатрийфосфата Na₃PO₄) в сочетании с подогревом воды вызывает осаждение накипеобразователей, которые удаляются с помощью продувок.

Рекомендуемое солесодержание пара S_п - не более 0,3 мг/кг. Солесодержание питательной воды (с учетом протечек через неплотности в конденсаторе забортной воды) S_п.в.= 15 мг/кг.

Рекомендуемый коэффициент нижней продувки

Докотловая обработка питательной воды заключается в удалении из нее взвешенных механических примесей, растворенных примесей, масла и кислорода. Очистка питательной воды от механических примесей и масла осуществляется отстаиванием и фильтрацией. Для удаления кислорода и углекислоты широкое распространение получила термическая деаэрация с последующим добавлением сульфита натрия Na₂SO4

дипломная работа "Тепловой расчет котла" скачать

Подобные документы

• Расчет котельной установки

  Выбор типа котла. Энтальпия продуктов сгорания и воздуха. Тепловой баланс котла. Тепловой расчет топки и радиационных поверхностей нагрева котла. Расчет конвективных поверхностей нагрева котла. Расчет тягодутьевой установки. Расчет дутьевого вентилятора.
  
  курсовая работа [542,4 K], добавлен 07.11.2014
  

• Тепловой расчет парового котла

  Описание конструкции котла и топочного устройства. Расчет объемов продуктов сгорания топлива, энтальпий воздуха. Тепловой баланс котла и расчет топочной камеры. Вычисление конвективного пучка. Определение параметров и размеров водяного экономайзера.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.01.2014
  

• Расчет параметров парового котла

  Назначение, конструкция и рабочий процесс котла парового типа КЕ 4. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла и расход топлива. Тепловой расчет топочной камеры, конвективного пучка, теплогенератора, экономайзера.
  
  курсовая работа [182,6 K], добавлен 28.08.2014
  

• Поверочный тепловой расчет парового котла

  Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
  
  курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019
  

• Тепловой расчет теплового котла

  Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, а также энтальпии воздуха. Тепловой баланс теплового котла. Расчет теплообменов в топке, в газоходе парового котла. Тепловой расчет экономайзера.
  
  курсовая работа [242,4 K], добавлен 21.10.2014
  

• Расчет судовой энергетической установки

  Расчет буксировочного сопротивления судна "Михаил Стрекаловский". Комплектация тепловой схемы главного пропульсивного комплекса. Выбор утилизационного парового котла. Оценка эксплуатационной эффективности судовых энергетических установок и их элементов.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.09.2014
  

• Тепловой расчет котла

  Расчетные характеристики топлива. Расчет теоретических объемов воздуха и основных продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха и объемы дымовых газов по газоходам. Тепловой баланс котла и топки. Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева.
  
  контрольная работа [168,0 K], добавлен 26.03.2013
  

• Расчет параметров котла

  Характеристика рабочих тел котельного агрегата. Описание конструкции котла и принимаемой компоновки, техническая характеристика и ее обоснование. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, определение расхода топлива.
  
  курсовая работа [173,6 K], добавлен 18.12.2015
  

• Тепловой расчет котельного агрегата Е-210

  Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания твердого топлива. Распределение тепловосприятий по поверхностям нагрева котла. Распределение по пароводяному тракту. Расчет трубчатого воздухоподогревателя. Тепловой баланс котла. Поверочный расчет ширм.
  
  курсовая работа [334,5 K], добавлен 23.11.2012
  

• Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата ДКВР-2,5-14ГМ

  Сведения о топке и горелке котла. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание. Тепловой расчет топки. Расчет сопротивления газового котла, водяного экономайзера, газоходов, дымовой трубы. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора.
  
  курсовая работа [2,9 M], добавлен 06.05.2014
  

• Тепловой расчет котла ДЕ-10-14ГМ

  Характеристика котла ДЕ-10-14ГМ. Расчет объемов продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов. Коэффициент избытка воздуха. Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода топлива. Расчет теплообмена в топке, водяного экономайзера.
  
  курсовая работа [267,4 K], добавлен 20.12.2015
  

• Поверочный тепловой расчет топки парового котла

  Характеристика котла ТП-23, его конструкция, тепловой баланс. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива. Тепловой баланс котельного агрегата и его коэффициент полезного действия. Расчет теплообмена в топке, поверочный тепловой расчёт фестона.
  
  курсовая работа [278,2 K], добавлен 15.04.2011
  

• Компоновка и тепловой расчет парового котла БКЗ-320-140

  Выбор расчетных температур и способа шлакоудаления. Расчет энтальпий воздуха, объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет КПД парового котла и потерь в нем. Тепловой расчет поверхностей нагрева и топочной камеры. Определение неувязки котлоагрегата.
  
  курсовая работа [392,1 K], добавлен 13.02.2011
  

• Тепловой расчет парового котла марки Е-75-40-ФБ

  Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Топливо и продукты горения. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Выбор схемы топливосжигания. Проверочно-конструкторский расчет.
  
  курсовая работа [436,4 K], добавлен 23.05.2013
  

• Расчёт утилизационного котла судна

  Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013
  

• Тепловой расчет парового котла ДКВР-4

  Краткое описание котла ДКВР-10. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Тепловой расчет топки, определение температуры газов на выходе. Расчет ограждающей поверхности стен топочной камеры. Геометрические характеристики пароперегревателя.
  
  курсовая работа [381,0 K], добавлен 23.11.2014
  

• Тепловой расчет котла ТП-42 для работы на углях марки АШ Донецкого месторождения

  Характеристика парового котла тепловой электростанции ТП-42. Пересчет нормативного состава топлива и теплоты сгорания на заданную влажность и зольность. Расчет количества воздуха и объемов продуктов сгорания. Определение объема реконструкции котла.
  
  курсовая работа [452,0 K], добавлен 15.01.2015
  

• 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
  

• Поверочный расчет парового котла ПК-10

  Конструкция котлоагрегата, топочной камеры, барабанов и сепарационных устройств, пароперегревателя. Тепловой расчет парового котла ПК-10. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, экономичность работы. Расчет конвективного пароперегревателя.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.03.2014
  

• Поверочный тепловой расчет котельного агрегата

  Описание конструкции котла. Расчет продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентраций золовых частиц в газоходах котла. Определение расхода топлива. Коэффициент полезного действия котла. Расчет температуры газов на выходе из топки.
  
  курсовая работа [947,7 K], добавлен 24.02.2023
  

Другие документы, подобные "Тепловой расчет котла"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам