5. Расчет воздухоподогревателя

Схема воздухоподогревателя представлена

в графическом приложении на рис. 7.

Атмосферный воздух с температурой поступает в аппарат, где нагревается до температуры за счет теплоты дымовых газов.

Расход воздуха определяется исходя из необходимого количества топлива:

где - расход топлива;

действительный расход воздуха для сжигания 1 кг топлива.

Дымовые газы, отдавая свою теплоту, охлаждаются от до

Тепловой поток, отданный дымовыми газами:

где энтальпии дымовых газов при температурах и соответственно.

Тепловой поток, воспринятый воздухом:

где коэффициент использования теплоты в воздухоподогревателе;

средняя удельная теплоемкость воздуха

Конечная температура воздуха определяется из уравнения теплового баланса:

6. Расчет ктаНа

Схема контактного аппарата с активной насадкой представлена в графическом приложении на рис. 8.

После воздухоподогревателя дымовые газы поступают в контактный аппарат с активной насадкой (КТАН), где их температура снижается от

до .

Съем теплоты дымовых газов осуществляется двумя раздельными потоками воды. Один поток вступает в непосредственный контакт с дымовыми газами, а другой обменивается с ними теплотой через стенку змеевика.

Тепловой поток, отданный дымовыми газами:

где энтальпии дымовых газов при температурах и соответственно.

Тепловой поток, воспринятый водой:

где расход охлаждающей воды;

средняя удельная теплоемкость воды;

температуры на входе и выходе из КТАНа соответственно.

Количество охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса:

где кпд КТАНа.

7. Расчет коэффициента полезного действия теплоутилизационной установки

Схема распределения теплоты на теплоутилизациооной установке представлена в графическом приложении на рис. 9.

При определении величины КПД синтезированной системы ( ) используется традиционный подход.

Расчет теплоутилизационной установки осуществляется по формуле:

8. Эксергетический анализ системы

«печь-котел-утилизатор»

Эксергетический метод анализа энерготехнологических систем позволяет наиболее объективно и качественно оценить энергетические потери, которые никак не выявляются при обычной оценке с помощью первого закона термодинамики. В качестве критерия оценки в рассматриваемом случае используется эксергетический КПД, который определяется как отношение отведенной эксергии к эксергии, подведенной в систему:

В большинстве случаев величиной эксергии воздуха можно пренебречь:

Отведенная эксергия для рассматриваемой системы складывается из эксергии, воспринятой водяным паром в печи ( ), и эксергии, воспринятой водяным паром в КУ ( ).

Для потока водяного пара, нагреваемого в печи:

где - количество перегреваемого водяного пара в единицу времени;

энтальпии водяного пара на входе и выходе из печи соответственно.

;

изменение энтропии водяного пара в процессе его перегрева.

Для потока водяного пара, получаемого в КУ:

где -расход пара в КУ;

энтальпии насыщенного водяного пара и питательной воды (50 С) соответственно;

изменение энтропии в процессе нагрева питательной воды и образования.

где средняя удельная теплоемкость воды;

температуры питательной воды на выходе и входе соответственно;

скрытая теплота парообразования.

Заключение

Для рассчитанной теплоутилизационной установки

Полный КПД составил:

Эксергетический КПД:

Таким образом потери тепла составляют только 4% ,а эксергетические потери 50%. Следовательно, введение в технологическую схему утилизационной установки (КУ и ВП) значительно повышает эффективность использования теплоты первичного топлива.

Список литературы

1. Техническая термодинамика и теплотехника: Метод. Указ. К курсовой работе/ СамГТУ; Сост. Н.В. Финаева, А.Ю. Чуркина. Самара, 2005.

2. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах/ Д.И, Хараз, Б.И. Псахис. М.:Химия, 1984.

3. Основные направления развития энергетики химической промышленности/ М.А. Вяткин, Н.И. Рябцев, С.Д. Чураков. М.: Химия,1987.

4. Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Машиностроение,1967.

5. Трубчатые печи нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебное пособие/ В.В. Шарихин, Н.Р. Ентус, А.А. Коновалов, А.А. Скороход. М.: Сенсоры. Модули. Системы, 2000.

6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для ВУЗов/ А.Г. Касаткин. М.: Альянс, 2005.

7. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для ВУЗов/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Под ред. П.Г.Романкова. Л.: Химия, 2007.

Графическое приложение

Рис. 1. Схема установки утилизации теплоты дымовых газов

1- печь пергрева водяного пара;

2-блок водоподготовки;

3-насос;

4-котел-утилизатор;

5-воздухоподогреватель;

6-воздуходувка;

7- КТАН;

8-дымосос.

Температура водяного пара:

-на входе в печь; -на выходе из печи.

Температура дымовых газов:

- на выходе из печи; -на входе в КУ; -на выходе из КУ;

-на входе в ВП; - на выходе из ВП; - на входе в КТАН;

-на выходе из КТАНа.

Температура воды: - на входе в КУ; - на выходе из КУ.

Рис. 2. График зависимости

Рис. 3. График зависимости теплонапряжености от температуры стенки

Рис. 5. Схема котла-утилизатора

Рис. 6. Профиль изменения температур в КУ

Рис. 7. Схема воздухоподогревателя

Рис. 8. Схема КТАНа

Рис. 9. Схема распределения теплоты на теплоутилизациооной установке

34