МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного

Факультет судноводіння

Кафедра суднових енергетичних установок,

допоміжних механізмів суден та їх експлуатації

Дикий М. О., Сардак А. Г.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для виконання курсового проекту

на тему: «Розрахунок топки суднового котельного агрегату»

по дисципліні «Суднові котельні установки» для студентів

за напрямком підготовки: 6.070104 Морський та річковий транспорт

спеціальності «Експлуатація суднових енергетичних установок»

усіх форм навчання

Київ 2011

Методичні вказівки для виконання курсового проекту на тему: «Розрахунок топки суднового котельного агрегату» по дисципліні «Суднові котельні установки» для студентів за напрямком підготовки: 6.070104 Морський та річковий транспорт спеціальності «Експлуатація суднових енергетичних установок» усіх форм навчання / Укладачі: проф. Дикий М.О., доц. Сардак А. Г. – К.: КДАВТ, 2011. – 50 с.

Укладачі: Дикий Микола Олександрович, професор, д.т.н.,

Сардак Анатолій Гнатович, доцент, к.т.н.

Розглянуто і схвалено на засіданні

кафедри СЕУ, ДМ суден та їх експлуатації.

Протокол № від 20 р.

Завідувач кафедри, д. т. н., професор Ф. О. Кривошей

Рецензенти:

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания составлены с целью ознакомления студентов с порядком и методикой выполнения теплового расчёта котельного агрегата в объёме выполнения курсового проекта по предмету «Судовые котельные установки и их эксплуатация». Курсовой проект состоит из текстового документа и графической части. Текстовый документ (расчётная часть) – документ, содержащий систематизированные данные о выполненной студентом проектной работе, описывающий последовательность её выполнения и полученные результаты в виде текста с формулами и необходимыми иллюстрациями (графики, диаграммы, схемы, эскизы). Текстовый документ представляется в виде пояснительной записки, которая состоит из следующих разделов: определение объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива; составления теплового баланса; определения коэффициента полезного действия (КПД) и расхода топлива; теплового расчёта топки котла.

Пояснительная записка выполняется на стандартных листах формата А4 с соответствующей основной надписью.

Титульный лист является первым листом документа и выполняется на листе формата А4 по форме приложения В.

Графическая часть включает изображение поперечного разреза котельного агрегата оформленного в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД.

Требования и правила оформления структуры и содержания текстового документа, а также графической части курсового проекта приведены в литературе [5].

Цель курсового проектирования состоит в приобретении студентами практических навыков выполнения проверочного и конструктивного расчётов поверхностей нагрева котлоагрегата, работы с нормативной и конструкторской документацией.

В процессе работы над курсовым проектом студенты должны проявить:

– знания рабочих процессов, принципов и особенностей работы судовой котельной установки, её конструкции и элементной базы, материалов, используемых в конструкции и при эксплуатации, основных свойств характеризующих судовой котёл, основных научно-технических проблем и перспектив развития судовых котельных установок;

– знание и умение применять: методы выполнения технических расчётов, действующие стандарты, технические условия, положения и инструкции по оформлению технической документации;

– навыки самостоятельной работы, активного и логического мышления, творческой инициативы, пользования учебной и научной литературой.

Методические указания разработаны на основании [1] и составлены согласно требований стандартов ЕСКД. Все величины приведены в системе СИ, поэтому при пользовании нормативными и конструкторскими материалами необходимо обращать внимание на соответствие единиц измерения определяемых (по таблицам из литературы [1, 2]) и рассчитываемых величин.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Задание на курсовой проект каждым студентом согласно варианта оформляется на специальном бланке. Бланк задания имеет утвержденную форму, образец которой размещен в приложении Г.

Вариант задания определяется по номеру напротив фамилии студента из списка в журнале. Для каждого варианта расчётные данные приведены в приложении А табл. А.4 и включают:

1. Паропроизводительность парогенератора – D, т/ч(кг/с);

2. Давление перегретого пара – P, МПа;

3. Температура перегретого пара - t , °С;

4. Температура уходящих газов - t ,°С;

5. Температура холодного воздуха - t , °С;

6. Температура горячего воздуха - t , °С;

7. Температура питательной воды - t , °С;

8. Вид топлива (хим. состав - C , H , S , N , O , W , A (%));

9. Тип топки и способ сжигания топлива;

10. Модель котла-прототипа.

Рис. 1 Схематический поперечний разрез судового парового котла

1 – пароводяной барабан; 2 – экранный пучок труб (Э); 3 – опускные трубы (ОП); 4 – топочное устройство (горелки); 5 – кожух котла (КК); 6 – водяной коллектор (ВК); 7 – испарительный (парообразующий) пучок труб; 8 – пароперегреватель(ПП); 9 – водяной экономайзер (ВЭ); 10 – воздухоподогреватель (ВП); Т – топка котла; ДГ – дымовые газы.

1 Описание парогенератора

а) Выполняется подробное описание конструкции котла-прототипа. При этом указываются параметры пара, компоновка котла, тип топки и горелочных устройств их расположение и количество. Описание конструкции всех экранов топки и конвективных поверхностей. Описание циркуляционной системы парогенератора и тягодутьевой установки.

б) Составление расчётной схемы котлоагрегата. Составление расчётной схемы котла производится на основании чертежей котла-прототипа и данных прилагаемых к заданию на курсовую работу.

При составлении расчётной схемы необходимо выбрать тип топочного устройства, тип и расположение горелочных устройств, компоновку поверхностей нагрева котла, определить коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, присосы воздуха в газоходах и коэффициента избытка воздуха за поверхностями нагрева котлоагрегата.

1.1 Выбор типа топочного устройства, тип и расположение горелок

Рекомендуется применить вид топки, используемый в котле-прототипе, а именно, для твёрдого топлива – камерную топку с твёрдым шлакоудалением, а для мазута и газа – камерную газо-мазутную топку.

Выбор типа расположения горелочных устройств.

Определяется видом сжигаемого топлива. При сжигании мазута и газа применяются комбинированные горелки. Расположение горелок желательно сохранить таким, как на котле-прототипе.

Окончательный выбор типа и расположение горелочных устройств

производится в расчёте топочной камеры.

1.2 Выбор компоновки поверхностей нагрева

Конструктивные характеристики топочной камеры и топочных экранов, а также компоновка пароперегревателя принимается такой, как у котла-прототипа. Решение о компоновке водяного экономайзера и воздухоподогревателя принимается по величине температуры горячего воздуха. Если значение температуры горячего воздуха t более 300 °С, принимается двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей, при которой первой по ходу газов размещается вторая ступень экономайзера и первая ступень воздухоподогревателя соответственно.

Если температура горячего воздуха ниже или равна 300 °С, применяется одноступенчатая компоновка, при которой экономайзер размещается в конвективной шахте по ходу газов перед воздухонагревателем.

1.3 Определение коэффициента избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха по конвективным поверхностям нагрева в газоходах

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки (без учёта присосов воздуха), согласно литературы [1] равен:

- для твёрдого топлива α =1,2;

- для газа и мазута α = 1,1.

В газоходах парогенератора с уравновешенной тягой имеет место разрежение, в результате которого окружающий воздух проникает в газоходы через щели (неплотности конструкции). По пути движения продуктов сгорания коэффициент избытка воздуха увеличивается, достигая максимального значения на выходе из парогенератора. Изменение коэффициента избытка воздуха по газоходу парогенератора показано на рис. 1.1

Рис. 1.1 Изменение коэффициента избытка воздуха по газоходу парогенератора

Присосы воздуха к поверхностям нагрева в газоходе котла определяются в зависимости от паропроизводительности котла и приведены в табл. 1.1 (см. следующую страницу).

При дальнейших расчётах, если принята двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей котла необходимо учитывать, что величина присосов в пароперегревателе задаётся для всего пароперегревателя, соответственно величина присосов в каждую ступень будет в два раза меньше.

Таблица 1.1

Поверхность нагрева	Паропроизводительность котла
	D > 50т/ч	D < 50т/ч
Топочная камера	Δ = 0,05	Δ = 0,05
Фестон	Δ = 0	Δ = 0
Первичный пароперегреватель	Δ = 0,03	Δ = 0,03
Стальной водяной экономайзер (на ступень)	Δ = 0,02	Δ = 0,08
Воздухоподогреватель (на ступень)	Δ = 0,03	Δ = 0,06

1.4 Определение коэффициента избытка воздуха в газоходе котла

Коэффициент избытка воздуха за любой поверхностью нагрева можно определить как:

, (1.1)

где ΣΔ – сумма присосов воздуха к последовательно расположенным поверхностям нагрева, начиная с фестона и включая рассчитываемую поверхность нагрева. Среднее значение коэффициента избытка воздуха определяется по коэффициентам избытка воздуха до и после поверхности нагрева

, (1.2)

где α₁ и α₂ – коэффициент избытка воздуха до и после поверхности нагрева.

После учёта приведенных в данном разделе рекомендаций составляется расчётная схема котла, на которую наносится в соответствующих местах параметры воды, пара, уходящих газов, присосы и коэффициенты избытка воздуха за поверхностями нагрева.