Теплогенерирующие установки

Наружный диаметр корпуса (426мм)
Длина трубок
Площадь поверхности нагрева секции (17,2 м^2)
Количество трубок (124 шт)
Сечение для прохода воды (0,0048 м^2)
Для выбранного типоразмера пароводяного подогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве по формулам:
Фактические скорости воды в трубках:

Фактические скорости воды в межтрубном пространстве:

– плотность греющего теплоносителя, взятая при средней температуре греющего теплоносителя
Поверхность нагрева рассчитывается по формуле:

где dвн – внутренний диаметр трубок, трубки латунные, мм, ,



Особенностью пароводяных водонагревателей является то, что теплопередача от пара к стенке сопровождается его конденсацией при постоянном давлении и температуре, т.е. tгр=const.
Коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2∙0С), от конденсирующегося пара к стенкам труб определяется по эмпирической зависимости:

tн – температура насыщения пара, находим по свойствам воды на линии насыщения, при Рпара= 0,7МПа
– количество трубок в теплообменнике,


Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде α2, Вт/(м2·0С):
Коэффициент теплопередачи рассчитываем по формуле:

Поверхность нагрева пароводяного подогревателя находим из уравнения:

Величина , Вт, находится из уравнения теплового баланса для соответствующего теплообменника.
– тепловая мощность теплообменника (пароводяного подогревателя), Вт;

Средний логарифмический температурный напор в пароводяном (ПВП) теплообменнике










Рис.5. Температурный напор в пароводяном теплообменнике (ПВП), (движение сред (сетевая вода – пар-конденсат) противоточное.


Рассчитывается число пароводяных подогревателей по формуле:

где fсек =Fнагр –площадь нагрева одного подогревателя , берём в соответствии с выбранным типом пароводоподогревателя.

5.2 Расчет охладителя выпара
Охладитель выпара предназначается для конденсации пара, содержащегося в выпаре, с целью сохранения конденсата этого пара. В качестве охлаждающей среды следует применять рабочую техническую воду, имеющую среднегодовую температуру 100С. Конденсат из охладителя выпара подается на всас насоса подачи рабочей воды на эжекторы, а перелив сливается в сборные баки нижних точек. Обязательным элементом деаэрационной установки является охладитель выпара, который является групповым (один охладитель выпара на группу деаэраторов), поверхностного (трубчатого) типа.
Исходные данные
Расход выпара, 0,05 кг/с (180 кг/ч)
Температура воды при входе в охладитель, 10˚С
Температура воды при выходе изохладителя, 25˚С
Температура выпара на входе в охладитель, 60˚С
Температура выпара на выходе из охладителя, 30˚С
Тепловой расчет
Уравнение теплового баланса охладителя выпара (без учета потери тепла в окружающую среду и при энтальпии выпара, равной энтальпии насыщенного пара):

где – расход в кг/ч
– энтальпия насыщенного пара
– расход конденсата пара из выпара
– энтальпия конденсата
Поскольку относительное содержание воздуха в выпаре незначительно, можно принять:

Отсюда при отсутствии переохлаждения конденсата пара из выпара расход охлаждающей воды, Gв, кг/ч:

Поверхность охладителя выпара трубчатого типа определяется по формуле

– среднелогарифмическая разность температур

Коэф. теплопередачи определим по формуле

Значения принимают в зависимости от начального содержания кислородав воде и степени извлечения пара из выпара

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждающей воде рекомендуется определять из выражения:

где z – множитель зависящий от температуры охл. воды


Скорость охл. воды в трубках выбирается от допустимой потери давления.

Число трубок в охл. выпара

Длина трубок

Шаг между трубками


6 6. Аэродинамический расчёт тракта дымовых газов Метод аэродинамического расчета котельных установок используется для подсчёта газовых и воздушных сопротивлений и для выбора дымовых труб и тягодутьевых устройств.
При аэродинамических расчётах определяют перепады давлений на газовоздушных трактах подсчётом их сопротивлений и возникающей на данном участке или в установке самотяги.
Когда теплоноситель не изменяет агрегатного состояния, расчет аэродинамики состоит из определения суммы потерь напора в местных сопротивлениях и потерь напора на трение:
.
Потери напора на трение, Па определяют по формуле Дарси–Вейсбаха:

где – коэффициент сопротивления трением, зависящий при турбулентном режиме от шероховатости, а при ламинарном и турбулентном от числа Рейнольдса;
– длина участка, м;
– плотность газа, кг/м3;
– средняя скорость потока, м/с;
– эквивалентный диаметр, м;
– ускорение свободного падения, м/с².

6.1 Определение суммы потерь напора от местных сопротивлений
Потери напора в местных сопротивлениях складываются из падения давления в запорных задвижках, коллекторах, поворотах каналов, ответвлениях, переходах, там, где изменяются скорости и направления потока
Часовой объем дыма от одного котельного агрегата по формуле:

действительное количество дымовых газов при средней величине избытка воздуха, () в газоходе (в экономайзере, по данным теплового расчета котла ДЕ–10–14 ГМ), м³/кг;

– расчетный расход топлива;
– плотность газового топлива определяем по следующей формуле:

где – коэффициент избытка воздуха;
– теоретически объем воздуха для горения .
.– плотность сухого природного газа, кг/м3;
– содержание влаги в топливе.
Для действительных условий плотность газовоздушной смеси
определяется по формуле:
,

– температура газов у дымососа принимается равной температуре газов за экономайзером

Определяет сечение дымовых боровов, задаваясь оптимальная скоростью движения дымовых газов, , по формуле

где – объем дымовых газов;
– оптимальная скорость движения дымовых газов, м/с;
,
По таблице и рисунку находят стандартный размер дымового борова и находят действительную скорость движения дымовых газов по формуле
В Н b H2 h h1 0,5 580 970 116 1260 140 250 1,6 1160 1600 116 1750 140 250
Для сечения А, Б, В – Проходное сечение = 0,5 м2 [1]
для сечения Г – Проходное сечение = 1,6м2

Действительная скорость движения дымовых газов:


Определяем потери напора в местном сопротивлении в Па на участках по формуле:

1) Участок А, В – Проходное сечение = 0,5 м2

– диффузор, устанавливаемый за дымососом, при l/b1=0,6, F2/F1=3,0
– тройник




2) Участок Б – Проходное сечение = 0,5 м2
Местные сопротивления
– диффузор, устанавливаемый за дымососом, при l/b1=0,6, F2/F1=3,0
– тройник



3) Участок Г – Проходное сечение = 1,6 м2
– вход газов в дымовую трубу (при перпендикулярном подводе одиночного газохода в железобетонную или кирпичную трубу).




2. Определение суммы потерь напора на трение
Определяем потери напора на трение на участке, Па, по формуле Дарси – Вейсбаха:

Участок А, В
– длина участка А и Д

λ – коэффициент сопротивления трения, зависящий при турбулентном режиме от шероховатости канала, а при турбулентном от числа Рейнольдса Re = ωд ×dэкв./ν;
dэ – эквивалентный диаметр, для некруглого определяемый по формуле, м:
.
F – сечение канала, м2; ,
и – полный омываемой средой периметр, м.
Для расчета полного периметра, смотрим выше таблицу – Основные размеры боровов с полуциркульным сводом



Расчетные значения коэффициента трения λ в зависимости от состояния поверхности стенок, ограничивающих течение, и критерия Re определяем с помощью формулы. Для каналов с неравномерной шероховатостью стенок для турбулентных течений определяем по формуле Альтшуля:

–коэффициент кинематической вязкости дымовых газов при температуре уходящих газов,
– из предыдущего расчета
где Δ – средняя абсолютная высота выступов шероховатости стенок трубы в радиальном направлении определяется по таблице.
Табл. 6.1 Средние значения неравномерной шероховатости поверхности стенок каналов.
Материал и состояние поверхности Δ, мм Бетонные и кирпичные каналы в хорошем состоянии 3,0



2) Участок Б–Проходное сечение = 0,5 м2

– длина участка Б





3) Участок Г – Проходное сечение
– длина участка Г









6.2 Расчет дымовой трубы
Дымовая труба служит для отвода продуктов сгорания топлива, уноса летучей золы и вредных примесей , ив верхние слои атмосферы в целях рассеивания их в воздушном пространстве. Дымовые трубы сооружаются из кирпича или железобетона с кирпичной футеровкой. Обычно устанавливают одну дымовую трубу для четырёх котлоагрегатов котельной. Температура дымовых газов на входе в дымовую трубу принимается равной температуре газов за экономайзером °С. Температура дымовых газов из трубы t трвых. подсчитывается учетом ее падения на 0,3 °С на 1 пог. м трубы. При естественной тяге и сжигании природного газа высота дымовой трубы должна быть не ниже 20 м.
Скорость газов на выходе из дымовых труб определяется условием недопустимости задержки ветром газов в трубе («задувания») при естественной тяге и целесообразным выбросом газов на необходимую высоту. При искусственной тяге скорость истечения газов определяется материалом труб и их высотой с учетом необходимости выброса в верхние слои атмосферы. Ориентировочные значения скорости дымовых газов на выходе их дымовых труб приведены в таблице.
Высота дымовой трубы рассчитывается по предельно допустимой концентрации выбросов (ПДК), в зависимости от используемого топлива.
Потери на трение в дымовой трубе (кирпичной или железобетонной), Па, (кгс/см2), определяем из выражения:

где λ – коэффициент сопротивления трения. Среднее опытное значение для бетонных и кирпичных труб с учетом кольцевых выступов футеровки равно 0,05;
i – средний уклон внутренних стенок трубы. Для кирпичных и железобетонных труб принимается i = 0,02.
– ускорение свободного падения
–плотность газового потока в трубе, кг/м3

Материал для дымовой трубы Естественная тяга Искусственная тяга Высота дымовой трубы, м <20 20 – 45 <20 20 – 45 >45 Кирпич 5 – 8 8 – 10 – 15 – 20 20 – 25 Железобетон 5 – 8 8 – 10 – 15 – 20 20 – 25 Стальной лист 6 – 10 10 – 12 – 15 – – плотность газов при нормальных условиях, равная 1,3 кг/м3.


Сначала рассчитаем потери напора в дымовой трубе от местных сопротивлений и сопротивлений на трение, при скорости входа дымовых газов в дымовую трубу, т.е при
Ориентировочные значения выходных скоростей газов из дымовых труб, м/с

При искусственной тяге охлаждение газов в дымовой трубе не учитывается. Потери напора с выходной скоростью, Па (кгс/см2), определяем
,
ξ – коэффициент местных потерь на выходе из трубы, равный 1,1.

Задаваясь скоростью движения дымовых газов на выходе их дымовой трубы согласно данным таблице, см. выше ( – скорость дымовых газов на выходе из устья дымовой трубы (принимается в пределах 10–20 м/с), определяем диаметр устья дымовой трубы по формуле: принимаем:
,

, количество котлов
.

Диаметр основания дымовой трубы определяем по формуле:
.

Определяем действительную скорость истечения дымовых газов, м/с:


Определяем самотягу дымовой трубы, Па:
,
– плотности, соответственно воздуха (сухого) и дымовых газов, кг/м3.
, при атм. давлении – 760 мм рт. ст., и температуре воздуха – +40° C.


Рассчитываем полезную тягу дымовой трубы, Па:





Определяем полное сопротивление газового тракта котельной установки, Па, просуммировав сопротивления отдельных элементов установки:

Δрк – аэродинамическое сопротивление газового тракта котла, которое включает сопротивление топки, пароперегревателя, котельного пучка, экономайзера.
– для котла марки ДЕ–10–14ГМ
,



6.3 Выбор тягодутьевого устройства (дымососа)
Согласно нормативным документам каждый котельный агрегат должен иметь свой вентилятор и дымосос.
Основными показателями центробежных тягодутьевых машин является их производительность и давление. Характеристикой тягодутьевых машин считают связь между полным давлением и производительностью при данной скорости вращения и плотности перемещаемой среды, которые завод–изготовитель обычно задает при температуре для дымососов в 2000С, и давление 101,3 кПа.
Найдем расчетную производительность дымососа

где коэффициент запаса по производительности



Дымосос должен преодолевать газовое сопротивление котла, при этом он должен развивать напор , зависящий от вида и способа сжигания топлива, протяжённости и конфигурации газоходов. Эти характеристики уже определялись при аэродинамическом расчете котельного агрегата.
Найдем полный напор с учетом коэффициента запаса по давлению (напору) по формуле:

Где коэффициент запаса по напору (выбираем по таблице коэффиенты запаса для выбора насоса тягодутьевых машин)
По таблице по полученным значениям напора и производительности выбираем дымосос типа ДНУ–10у с параметрами: производительность –5,57 м3/с; КПД– 83%, тип электродвигателя 4А180M4; мощность – 30 кВт








Заключение
В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы расчета тепловых схем водогрейных и паровых котельных, расчет системы химводоочистки, подбор насосного и тягодутьевого оборудования. Также приведена упрощенная методика аэродинамического расчета газовоздушного тракта.
В процессе выполнения работы определили параметры теплоносителя только для трех стационарных режимов работы: максимально зимнего, холодного и летнего месяца.


























Литература
Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559с.
СНиП II–35–76* Котельные установки (с Изменением)
СП 131.03330.2015 Строительная климатология
СНиП 41–02–2003. Тепловые сети.
СП 41–101–95. Проектирование тепловых пунктов.
Тепловой расчёт котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Митора, И.е. Дубровского, Э.С. Карасиной. М.: Энергия, 1973.
Ривкин, С.Л.Термодинамические свойства воды и водяного пара / С.Л. Ривкин, А.А. Александрова, справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
Родатис К. Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности– М.: Энергоатомиздат, 1989.
Колибаба О.Б., Никишов В.Ф., Омётова М.Ю. Расчёт и проектирование теплогенерирующих установок: учебное пособие ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2010.
Будников Е.Д. «Производственные котельные установки», М.Энергоиздат, 1984 г.
ГОСТ  28679–90 Подогреватели пароводяные систем теплоснабжения. Общие технические условия.
ГОСТ  27590–88 Подогреватели водоводяные систем теплоснабжения. Общие технические условия.






















t сет. воды (0C)

t конд. (0C)

165

80

Δtб=83

Δtм=10

83

70

(м2)

сетевая



сетевая

102,4

t сет. воды (0C)

t пар.-конд. (0C)

80

Δtб=67,4

Δtм=8,1

t 2 =35


tх=71,9

(м2)

сетевая






Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3



1з