 |
Конструкция котла. Принцип работы.
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ И ГУМАНИТАРИЗАЦИИ
Кафедра ЮНЕСКО
«Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»
Курсовая работа по дисциплине
“Топливо и его использование”
“Расчет водогрейного котла”
Выполнил
студент гр.308218/18
Проверил
доцент, к.т.н.
Пальчёнок Г.И.
Минск 2011
Задание
Исходные данные:
| Вариант | Марка топлива | Wр | Aр | Spк | Spор | Cр | Hр | Nр | Oр |
| Мазут | 3,0 | 0,05 | 0,3 | 84,65 | 11,7 | 0,3 | – |
Рассчитать:
· низшую и высшую теплоту сгорания топлива на рабочую, горючую и сухую массу;
· теоретический объем воздуха, необходимого для горения;
· объем сухих продуктов сгорания;
· теоретический объем трехатомных газов;
· теоретический объем азота;
· теоретический объем водяных паров;
· теоретический объем продуктов сгорания;
· действительный объем воздуха, необходимого для горения;
· действительный объем продуктов сгорания;
· топливный коэффициент Бунте;
· максимальный объем трехатомных газов 
;
· энтальпию теоретических объемов воздуха и дымовых газов, а также действительного объема дымовых газов в диапазоне температур 100-1500оC (через 200оC) и построить Н-t диаграмму по результатам расчетов;
· располагаемую теплоту котельного агрегата;
· потерю теплоты с уходящими газами;
· потерю теплоты с химическим недожогом топлива (при заданной в технической характеристике котла максимальной величины выброса СО использовать формулу для неполного сжигания; в противном случае принимать q3 по справочным материалам;
· потерю теплоты с механическим недожогом топлива;
|
|
|
· потерю теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла;
· потерю теплоты с физической теплотой удаляемого шлака;
· теплоту, полезно использованную в котле;
· КПД котла по обратному балансу;
· Полный и расчётный расход топлива на котёл.
Коэффициенты избытка воздуха в топке приять в соответствии с рекомендациями.
Температуру уходящих газов и горячего воздуха принять в соответствии с рекомендациями для заданных типов котлов.
Котёл водогрейный ТТ-100 мощностью от 1,0 МВт (газ, дизель, мазут).
Конструкция котла. Принцип работы.
Котел ТТ 100 сконструирован как трехходовой котел газотрубно-дымогарного типа. Камера сгорания и корпус котла имеют цилиндрическую форму. Конвективные поверхностинагреваобразованыдымогарными трубами второго и третьего хода, расположенными симметрично вокруг камеры сгорания. Двух-, трехрядная схема расположения дымогарных труб второго хода увеличивает площадь и интенсивность теплообмена. Полностью омываемая водой первая поворотная камера образована задней трубной доской и торосферическим днищем. Вторая поворотная камера образована передней трубной доской и специально сформированной футеровкой фронтальной двери котла. Фронтальная крышка может полностью откидываться, либо открываться с установленной на ней горелкой, по желанию, вправо или влево. При открытой фронтальной крышке обеспечивается удобный доступ к камере сгорания и дымогарным трубам при техническом обслуживании и чистке котла. Осмотр и чистку первой поворотной камеры можно производить через камеру сгорания. Для осмотра дымогарных труб со стороны водного пространства в верхней части корпуса котла предусмотрен смотровой люк. Чистка коллектора дымовых газов производится через люк в сборной камере дымовых газов котла. Патрубки входа и выхода воды, а также патрубок аварийной линии расположены сверху котла. В патрубки входа и выхода воды вварены штуцера для датчиков температуры. Под патрубком входа воды смонтирован водонаправляющий элемент для плавного перемешивания холодной обратной воды с теплой котловой. Для монтажа горелки на фронтальной крышке имеется горелочная плита. Визуальный контроль пламени в камере сгорания осуществляется через смотровой глазок. Патрубок отвода дымовых газов расположен в верхней части задней стенки котла. Для равномерного распределения весовой нагрузки котел имеет рамное основание из швеллера. Сплошная охватывающая теплоизоляция котла состоит из минераловатных матов толщиной 100 мм. Снаружи корпус котла обшит защитным кожухом из алюминиевого листа. Для транспортировки котла предусмотрены обухи, приваренные к верхней части корпуса симметрично относительно центра масс котла.
|
|
|
Технические характеристики котла:
| Показатели | ТТ-100 |
| Тепловая мощность, кВт | |
| Давление воды, МПа | 0,6 |
| Температура воды на выходе, °С | До 115 |
| Расчетное топливо | газ/дизель/мазут |
| Габариты (LxBxH), м | 2,89х1,54 х 1,77 |
| Масса котла, кг | 2 790 |
РАСЧЁТ
1. а) Низшая теплота сгорания топлива на рабочую массу:
где 
, 
- содержание элементов в рабочей массе топлива;
б) Низшая теплота сгорания топлива на горючую массу:
в) Низшая теплота сгорания топлива на сухую массу:
г) Высшая теплота сгорания топлива на рабочую массу:
д) Высшая теплота сгорания топлива на горючую массу:
где 
- содержание водорода в горючей массе топлива,
е) Высшая теплота сгорания топлива на сухую массу:
где 
- содержание водорода в сухой массе топлива,
2. Теоретический объем воздуха, необходимый для горения:
где 
=0,033;
3. Объем сухих продуктов сгорания:
4. Теоретический объем трехатомных газов:
5. Теоретический объем азота:
6. Теоретический объем водяных паров:
7. Теоретический объем продуктов сгорания:
8. Действительный объем воздуха, необходимого для горения:
где 
-коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, принимаем равным 
.
9. Действительный объем продуктов сгорания:
10. Топливный коэффициент Бунте:
11. Максимальный объем трехатомных газов:
|
|
|
12. а) Энтальпия теоретических объемов воздуха:
где 
- энтальпия 1 м³ воздуха при заданной температуре (справочная величина):
100 °С: –133 кДж/кг; 
300 °С: 
–404 кДж/кг; 
500 °С: –686 кДж/кг; 
700 °С: –982 кДж/кг; 
900 °С: –1285 кДж/кг; 
1100 °С: –1600 кДж/кг; 
1300 °С: –1919 кДж/кг; 
1500 °С: –2247 кДж/кг; 
б) Энтальпия теоретических объемов дымовых газов:
100 °С: 
–133 кДж/кг; 
- 170 кДж/кг; 
- 151 кДж/кг;
300 °С: 
–404 кДж/кг; - 561 кДж/кг; - 464 кДж/кг;
500 °С: –133 кДж/кг; - 999 кДж/кг; -797 кДж/кг;
700 °С: –133 кДж/кг; - 1466 кДж/кг; - 1151 кДж/кг;
900 °С: –133 кДж/кг; - 1957 кДж/кг; - 1529 кДж/кг;
1100 °С: –133 кДж/кг; - 2465 кДж/кг; - 1932 кДж/кг;
1300 °С: –133 кДж/кг; - 2986 кДж/кг; - 2352 кДж/кг;
1500 °С: –133 кДж/кг; - 3515 кДж/кг; - 2789 кДж/кг;
100 °С: 
;
300 °С: 
500 °С: 
700 °С: 
900 °С: 
1100 °С: 
19825,1 
1300 °С: 
1500 °С: 
в) Энтальпия действительного объёма дымовых газов:
100 °С: 
кДж/кг;
300 °С: 
кДж/кг;
500 °С: 
кДж/кг;
700 °С: 
кДж/кг;
900 °С: 
1100 °С: 
кДж/кг;
1300 °С: 
кДж/кг;
1500 °С: 
кДж/кг.
г) Н-t диаграмма:
13. Располагаемая теплота котельного агрегата:
где 
- физическая теплота внесённая в котельный агрегат воздухом при его подогреве, кДж/кг, 
,
- энтальпия воздуха после предварительного подогрева, 
= 90 °С,
- энтальпия холодного воздуха, 
= 30 °С,
;
- физическая теплота внесённая топливом, кДж/кг, 
,
- температура топлива, принимаем равной 
,
- удельная теплоёмкость топлива, 
,
- удельная теплоёмкость мазута,
- удельная теплоёмкость влаги, принимаем равной =4,19 кДж/кг,
14. Относительная потеря теплоты от химической неполноты горения, принимаем равной 
=1% (справочная величина, зависит от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива).
Абсолютная потеря теплоты от химической неполноты горения,
15. Относительная потеря теплоты от механической неполноты горения, принимаем равной 
=2% (справочная величина, зависит от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива).
Абсолютная потеря теплоты от химической неполноты горения,
16. Относительная потеря теплоты с уходящими газами,
где 
- энтальпия уходящих газов при температуре 
=183 °С, =3199,02 кДж/кг;
|
|
|
- энтальпия теоретического объёма воздуха при температуре 
=30 °С, =39,9 кДж/кг;
Абсолютная потеря теплоты с уходящими газами,
17. Относительная потеря теплоты от наружного охлаждения 
=5% (справочная величина, зависит от типа топочного устройства).
Абсолютная потеря теплоты от наружного охлаждения,
18. С другой стороны располагаемая теплота котельного агрегата:
где 
- полезная теплота, содержащаяся в горячей воде, кДж/кг;
19. КПД котла по обратному балансу,
20. Для учета механического недожога условно полагают, что в топку поступает несколько меньшее количество топлива, т.е. тепловой расчет производят по расчетному расходу топлива
где 
= 94 кг/ч,
Литература
1. Панкратов Г.П. «Сборник задач по теплотехнике» М.: Высшая школа, 1995г.
2. Топливо и его использование. Лабораторный практикум для студентов специальности 1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент» / Сост. Н.Г. Хутская, Г.И. Пальчёнок. – Мн.: БНТУ, 2006.
3. Топливо и его использование. Методическое пособие по курсовому проектированию «Расчеты эффективности процессов термохимической конверсии топлива» для студентов специальности 1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент» / Сост. Н.Г. Хутская, Г.И. Пальчёнок.- Мн.: БНТУ, 2009.
4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергоатомиздат, 1984.
5. Пальченок Г.И. Конспект лекций по курсу «Топливо и его использование».
6. Пальченок Г.И. Справочные данные к курсовой работе по курсу "Топливо и его использование"
|
|
|
