- •«Самарский государственный технический университет»
- •Постановка задачи
- •Описание технологической схемы
- •Технологический расчет печи
- •Расчет котла-утилизатора
- •Расчет воздухоподогревателя
- •Расчет ктаНа
- •Расчет коэффициента полезного действия теплоутилизационной установки
- •Эксергетический анализ системы
Расчет котла-утилизатора
Эскиз котла-утилизатора представлен в графическом приложении рис. 5.
Находим среднюю температуру дымовых газов:
Массовый расход дымовых газов:
где расход топлива;
масса дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива.
Для дальнейших расчетов найдем значения удельной энтальпии теплоносителей и сведем их в таблицу 3. Для дымовых газов удельные энтальпии определим исходя из данных таблицы 1 и рис. 2 по формуле:
Энтальпии теплоносителей:
Таблица №3
теплоноситель |
Температура, оС |
Удельная энтальпия, кДж/кг |
дымовые гагы |
340 |
370,22 |
210 |
224,63 |
|
питательная вода |
60 |
251,4 |
179 |
759,6 |
|
насыщенный водяной пар |
179 |
2777,7 |
Тепловой поток, передаваемый дымовыми газами:
где энтальпии дымовых газов на входе и на выходе соответственно.
Тепловой поток, воспринятый водой:
где коэффициент использования теплоты в КУ.
Паропроизводительность котла-утилизатора:
где сухость пара;
энтальпии насыщенного водяного пара и питательной воды (60 С) соответственно.
Для определения поверхности КУ используется позонный расчет. В испарителе имеются две зоны – нагрева и испарения. Изменение температур теплоносителей в таком аппарате схематично можно представить так, как на рис. 6 в графическом приложении.
Тепловой поток, воспринимаемый водой в зоне нагрева:
где энтальпия питательной воды при температуре испарения (179 С).
Тепловой поток, предаваемый дымовыми газами воде в зоне нагрева (полезная теплота):
где энтальпия дымовых газов при температуре .
Отсюда находим:
Энтальпия сгорания 1 кг топлива:
По рис. 2 температура дымовых газов, соответствующая значению - .
Для определения средней разности температур теплоносителей в зоне нагрева котла-утилизатора необходимо изобразить схему их противоточного движения. На схеме должны быть нанесены температуры, с которыми теплоносители поступают в зону нагрева:
Средняя разность температур в зоне нагрева:
Для учета отклонения взаимного движения теплоносителей в КУ от противотока воспользуемся поправочным коэффициентом
Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева
где коэффициент теплопередачи, принятый по опытным данным.
Среднюю разность температур в зоне испарения определяем с использованием следующего рисунка:
С учетом поправочного коэффициента
Площадь поверхности теплообмена в зоне испарения
Суммарная площадь поверхности теплообмена:
В соответствии с ГОСТ 14248-79 выбираем стандартный испаритель с паровым пространством со следующими характеристиками:
Диаметр кожуха, мм |
1200 |
Число трубных пучков |
1 |
Число труб в одном пучке |
204 |
Поверхность теплообмена, м2 |
96 |
Площадь сечения одного хода по трубам, м2 |
0,031 |