Курсовая работа (т): Расчет судового парового котла КВГ-25, страницы 1-3

Расчет судового парового котла КВГ-25

Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра : СЭУ

Курсовая работа

по дисциплине : СПК

на тему : « Расчет судового парового котла КВГ - 25»

Выполнил:

Курсант СМФ

Группы 2101

Слабченко М.В.

г. Одесса-2015г.

Вступление

Водотрубные котлы, которые нашли широкое применение на судах транспортного флота, различаются, главным образом, конструктивной компоновкой поверхностей нагрева. В дополнение к общей классификации, рассматриваемую большую группу водотрубных агрегатов в судовой практике обычно подразделяют на три основных типа:

· секционные

· однопроточные

· вертикально-водотрубные

Секционные котлы применяются на судах старой постройки. Судовые установки с поршневыми машинами оборудовались секционными котлами трехходового типа. Такая конструкция позволяла использовать для поверхностей нагрева трубы большого диаметра, что облегчало их внутреннюю очистку, необходимую при работе на питательной воде пониженного качества, загрязненной маслом и накипеобразующими солями.

В установке, имеющей в качестве главного двигателя паровую турбину, питательная вода не содержит масла. Вследствие этого котельные трубы практически не требуют внутренней механической очистки и могут иметь малый диаметр. Секционные агрегаты с малым диаметром труб выполняли более простой конструкции - одноходового типа - без газонаправляющих перегородок и применяли их на некоторых судах с паротурбинными установками. Их теплотехнические характеристики близки к характеристикам однопроточных и вертикально-водотрубных котлов. Однако секционные агрегаты могут быть построены на меньшую паропроизводительность и более низкие параметры пара. Для паропроизводительности более 4000 - 25000 кг/ч применялись однопроточные котлы. Рабочее давление пара в таких котлах обычно не превышает 3,5 МПа; имеются единичные случаи применения давления до 4,5 МПа с температурой перегретого пара 400 - 450 єС.

Ограничение паропроизводительности и давления пара в секционных агрегатах объясняется наличием волнистых камер. Технология изготовления таких камер довольно сложна; при повышении давления пара толщина стенок камер должна быть увеличена, что усложняет производство и повышает его стоимость. При одновременном возрастании давления и паропроизводительности стоимость постройки будет еще больше, так как потребуется большое количество волнистых камер и лючков.

Из рассмотренных главнейших особенностей секционных котлов можно заключить, что данные агрегаты по своим характеристикам превосходят своих предшественников - огнетрубные оборотные котлы, однако и они значительно устарели и уступают однопроточным котлам.

Однопроточный котел имеет два основных барабана: пароводяной и водяной, соединенных трубками. Эти трубки образуют с горизонтальной плоскостью угол 45 - 70 є, что обеспечивает удовлетворительное омывание дымовыми газами поверхностей нагрева без дополнительных газонаправляющих перегородок. Обязательным элементом топки такого котла является боковой экран, образующий сплошную или разреженную стенку труб, которая воспринимает лучистое тепло. Очень часто экранные поверхности нагрева устанавливают и на задней стенке топки, иногда экранируют фронт. Односторонний ход газов позволяет сделать компактной поверхность нагрева конвективного пучка труб, внутри которого размещают пароперегреватель.

Однопроточные агрегаты всегда имеют хвостовые поверхности нагрева: экономайзер и воздухоподогреватель (либо по отдельности). Их общая конструктивная компоновка довольно проста и удобна в обслуживании.

В условиях современного состояния отечественного морского флота в ближайшие годы не предполагается пополнения транспортными судами с паротурбинными установками.

Краткое описание котла

Главный котел КВГ-25 состоит из корпуса, пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя, собранных в сварном металлическом корпусе.

Котел имеет два контура циркуляции. Первый контур образован боковым экраном , четырьмя рядами трубок приточного пучка и двумя рядами необогреваемых опускных трубок , замкнутых на паровом коллекторе и экранном коллекторе. Боковой ряд выполнен сплошным однорядным. Концы трубок экрана в районе присоединения их первому коллектору разведены в два ряда. Опускные трубки расположены за боковым экраном, также сведены в средней части в один ряд. У коллекторов расположены щиты, изготовленные из жаростойкой стали, которые предотвращают нагрев опускных трубок в районе разведения экранных трубок. Второй контур циркуляции образован 13-ю рядами трубок конвективного пучка, опускных трубок, расположенные в кожухе котла и закрепленных в паровом и водяном , коллекторах. Трубки притопочных и конвективных пучков расположены в шахматном порядке.

Трубки бокового экрана, конвективного и при точного пучков, а также опускные трубки первого контура закрепляются в коллекторах вальцованием. Опускные трубки второго контура циркуляции приварены к штуцерам парового водяного коллекторов. Паровой коллектор со штампованными днищами выполнен сварным. Обшивка коллектора сварена из двух листов разной толщины. Нижний утолщенный лист позволяет повысить прочность коллектора в местах ослабленными отверстиями трубок.

Пароперегреватель вертикальный, петлевой, четвероходовой. В качестве топлива используется мазут марки 40.

Тепловая схема установки

ОП I и II- парообразующие поверхности;

ПП - пароперегреватель;

ЭК I - секции экономайзера;

ТВД и ТНД - соответственно турбина высокого и низкого давления;

ПН - питательный насос.

Цикл Ренкина в T - S координатах

1-2 - адиабатный процесс расширения пара в турбине;

-3 - конденсация пара в конденсаторе;

-4 - повышение температуры в питательном насосе;

-5 - повышение температуры воды вплоть до начала кипения;

-6 - испарение с зеркала (изотермический);

-1 - перегрев пара в пароперегревателе.

Рис. 3

Таблица 1 Определение конструктивных размеров топки

№	Наименование рассчитываемой величины	Размерность	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Передний фронт	Задний фронт	Боковая стенка	Притопочная стенка	Стенка пода топки	Суммарное значение
1	Длина стенок топки	м	l’	По эскизу	3,40	3,40	6,50	4,50	0,30	-
2	Ширина стенок топки	м	b’	По эскизу	2,10	2,10	2,98	2,98	2,90
3	Площадь стен, окружающих топку	м²	F	7,14	7,14	19,37	13,41	0,87	47,93
4	Длина экранов топки	м	l	По эскизу			6,50	4,70
5	Ширина экранов топки	м	b	По эскизу			2,90	2,90
6	Площадь экранов топки	м	H			1,00	0,89
7	Длина топки	м	l_т	По эскизу			18,85	12,13		30,98
8	Объем топки	м	V_т	2,98
9	Степень экранирования топки	-	21,28
10	Толщина излучающего слоя пламени	м	s_т	0,65

Таблица 2 Определение основных контурных размеров рассчитываемых элементов котла

№	Наименование рассчитываемой величины	Размерность	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	Первый испарительный пучок	Пароперегреватель	Второй испарительный пучок	1-я секция экономайзера	2-я секция экономайзера
1	Расположение трубок	___	__	По эскизу	шахматное
2	Наружный диаметр трубок	м	dн	По эскизу	0,0455	0,025	0,029	0,029	0,038
3	Внутренний диаметр трубок	м	dвн	По эскизу	0,0395	0,02	0,024	0,023	0,034
4	Поперечный шаг трубок	м	s1	По эскизу	0,091	0,04	0,048	0,044	0,06
5	Продольный шаг трубок	м	s2	По эскизу	0,06	0,04	0,06	0,044	0,052
6	Эффективно омываемая газами длина трубок	м	l	По эскизу	4,7	7	3,6	2,9	3,5
7	Расстояние между осями крайних трубок в ряду	м	L	По эскизу	2,9	2,9	2,9	1,9	2,8
8	Количество трубок в ряду	__	z1	32	73	61	44	47
9	Количество рядов трубок	__	z2	По эскизу	4	5	12	23	39
10	Число перегородок (поворотов) по высоте (шири не) паровоздухогазоходов	__	n	По эскизу	1	1	1	1	1
11	Площадь сечения для прохода газов (воздуха, пара) с наружной стороны трубок	м2	Fн	3,61	3,90	2,12	0,97	1,88
12	Площадь поверхности с шахматным расположением трубок	м2	H	84,7	199,3	238,1	-	678,0
13	Относительный шаг трубок в ряду	-	sтр	2,000	1,600	1,655	1,517	1,579
14	Относительный шаг рядов трубок	-	sр	1,3187	1,6000	2,0690	1,5172	1,3684
15	Относительный диагональный шаг трубок	-	sд	1,6550	1,7889	2,2283	1,6963	1,5798
16	Коэффициент, учитывающий геометрическое расположение трубок	-	1,5268	0,7606	0,5334	0,7428	0,9985
17	Поправка на геометрическую компоновку при шахматном расположении трубок	-	Cs	0,35470,33080,31930,33000,3399

18 Поправка на число рядов при шахматном расположении трубок - Cz

при

при ≥ 100,84391,00001,00001,00001,0000
19	Эквивалентная толщина излучающего газового слоя при наружном омывании (газами) трубок	м	s	0,0966	0,0508	0,0877	0,0504	0,0599

Таблица 3 Определение количества продуктов сгорания и объемных долей трехатомных газов

№	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
1	Марка топлива	-	-	По заданию
2	Элементарный состав рабочей массы топлива: углерод водород сера кислород азот зола вода	CР HР SР OР NР AР WР	% % % % % % %	По заданию По заданию По заданию По заданию По заданию По заданию По заданию	84 10 2 0,3 0,2 0,5 3
3	Коэффициент избытка воздуха	-По заданию1.24
4	Содержание влаги в воздухе	WВ	-	По заданию	0,008
5	Объем воздуха, теоретически необходимый для сгорания 1кг топлива	10,17
6	Объем углекислого и сернистого газов	1,576
7	Объем водяных паров (теоретический)	1,284
8	Объем водяных паров (при заданном )1,31
9	Объем азота (теоретический)	8,039
10
11	Объем кислорода	0,427
12	Суммарный объем продуктов сгорания	VГ	12,96
13	Объемная доля водяных паров	-0,101
14	Объемная доля углекислого и сернистого газов	-0,122
15	Суммарная доля трехатомных газов (с учетом водяных паров)	-+0,223

Таблица 4 Cоставление предварительного теплового баланса и определение расхода топлива

№	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
1	Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива	Из таблиц для заданной марки топлива 38877
2	Температура холодного воздуха, поступающего в воздухоподогреватель	Принимается в пределах 20 - 50 40
3	Температура подогретого воздуха, поступающего в топку	При проверочно-конструктивном расчете принимают по заданию 165
4	Теплоемкость сухого холодного воздуха при температуре, равной	Из таблицы приложения 3 , по 1,2984
5	Теплоемкость сухого подогретого воздуха при температуре, равной	Из таблицы приложения 3 , по 1,3048
6	Теплоемкость водяного пара при tХВ	Из таблицы приложения 3 , по 1,4987
7	Теплоемкость водяного пара tГВ	Из таблицы приложения 3 , по 1,5163
8	Тепло, содержащееся во влажном холодном воздухе на входе в воздухоподогреватель	643,5
9	Тепло, внесенное влажным подогретым воздухом в топку	2667,7
10	Тепло, полученное воздухом в воздухоподогревателе	-2024,2
11	Температура холодного топлива перед топливоподогревателем	Принимаем равной в пределах 20-50 30
12	Температура подогретого топлива поступающего к форсункам (в топку)	По рекомендации для данной марки топлива100
13	Теплоемкость холодного топлива	1,8129
14	Теплоемкость подогретого топлива	1,9887
15	Тепло, содержащееся в холодном топливе на входе в топливоподогреватель (физическое тепло холодного топлива)	54,4
16	Тепло, внесенное 1 кг подогретого топлива в топку (физическое тепло подогретого топлива)	198,9
17	Тепло, полученное топливом в топливоподогревателе	-144,5
18	Располагаемое тепло на 1 кг топлива	39021,5
19	Потеря тепла от химического недожога (в процентах от )%Выбираем в пределах 0,2 - 0,8 %0,50
20	Потеря тепла в окружающую среду	%Выбираем в пределах 0,5 - 2 % 1,20
21	Энтальпия уходящих газов	По диаграмме I -t , по 2968
22	Температура уходящих газов	По заданию165
23	Потеря тепла с уходящими газами	% 5,8
24	КПД парогенератора	% 92,5
25	Коэффициент сохранения тепла	- 0,988
26	Полное тепловыделение в топке (с учетом тепла полученного воздухом и топливом от окружающей среды)	41548,5

27 Адиабатная температура в топке По диаграмме I -t , по

1880

2153
28	Давление питательной воды на входе в экономайзер	4,88
29	Температура питательной воды на входе в экономайзер	По заданию165

30 Энтальпия питательной воды По таблицам водяного пара

по и 699,0
31	Давление насыщенного пара	По заданию4,21

32 Теплота парообразования По таблицам водяного пара

по 1695,0
33	Степень сухости насыщенного пара	-Принимаем0,980

34 Энтальпия кипящей воды в паровом котле По таблицам водяного пара

по 1103
35	Энтальпия влажного насыщенного пара на входе в пароперегреватель	+2764,1
36	Полная паропроизво- дительность парового котла (по насыщенному пару)	По заданию6,30
37	Количество перегретого пара в первичном (основном) пароперегревателе	По заданию6,30
38	Давление перегретого пара на выходе из пароперегревателя	По заданию4,00
39	Температура перегретого пара	По заданию465

40 Энтальпия перегретого пара По таблицам водяного пара

по и 3364,0
41	Расчетный расход топлива	0,4652

Таблица 5 Расчет теплообмена в топке

№	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Результат расчета
1	Средний условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхность топочных экранов	-Принимаем для гладкотрубных, неошипованных экранов0,65
2	Давление газов в топке и в пределах газохода котла	Принимаем0,1
3	Парциальное давление трехатомных газов	0,0223

4 Ориентировочная температура газов на выходе из топки (перед первым пучком трубок, перед фестоном)

Принимаем предварительно в пределах 950 - 1400

1623
5	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами с учетом относительной доли трехатомных газов	1,3277
6	Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами	4,3117
7	Степень черноты факела, условно-состоящего только из святящегося пламени	- 0,5939
8	Степень черноты факела, условно состоящего только из несветящихся трехатомных газов	- 0,1912

9 Относительная доля светящихся трехатомных газов в факеле (для топок с мазутным отоплением) -

0,8434

,4802


10	Эффективная степень черноты факела	- 0,5329
11	Степень черноты экранированных камерных топок	- 0,7309
12	Теплосодержание (энтальпия) газов на выходе из топки (за топкой)	По диаграмме I -t по 31250
13	Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива	19,4311
14	Критерий Больцмана	- 0,7838
15	Среднее расстояние от пода до оси форсунок	мПо эскизу топки прототипа заданного котла1
16	Расстояние от пода до топки до геометрического центра выходного окна газов	мПо эскизу топки прототипа заданного котла2,4
17	Относительный уровень расположения форсунок	- 0,4167
18	Относительное расположение максимума температуры пламени по высоте топки	- ≈ 0,4167
19	Параметр, зависящий от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки	-0,54 - 0,20,4567
20	Температура газов на выходе из топки ( перед первым притопочным пучком, фестоном)	1224
21	Энтальпия газов на выходе из топки	По диаграмме I -t по 29600
22	Количество тепла, отданного газами в топке	кВт 5492,2

Таблица6. Расчет теплообмена в притопочном испарительном пучке трубок

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1 Температура и энтальпия газов за пучком

єС

кДж/кгПринимаются ориентировочно три значения температуры. Из диаграммы , по 800

,26900

,151000

22361,77

2 Средняя температура газов в пучке

єС К

1012,2

,21062,2

,21112,2

1385,2
3	Средняя скорость газов в пучке	м/с7,87	8,18	8,48
4	Количество тепла отданного газами в первом пучке при принятых температурах	кВт5564,0	4454,0	3327,1
5	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава	Из таблиц приложения 4, по0,000116	0,000121	0,000124

6 Поправка к коэффициенту на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 111
7	Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов	0,000116	0,000121	0,000124
8	Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов	м2/сИз таблиц приложения 4, по0,00018	0,000195	0,000205

9 Поправка к коэффициенту на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 111
10	Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов	м2/с0,00018	0,000195	0,000205
11	Критерий Прандтля для среднего состава газов	-Из таблиц приложения 4, по0,58	0,57	0,56

12 Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 0,980,980,98
13	Критерий Прандтля для действительного состава газов	-0,5684	0,5586	0,5488
14	Критерий Рейнольдса для действительного состава газов	-1989,1598	1907,584	1882,4833
15	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки	0,06037	0,06106	0,06172

16 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Ч

Ч7,45777,19476,9316
17	Степень черноты газового потока	-0,0695	0,0671	0,0647
18	Температура кипения воды в котле	єСИз таблиц водяного пара по (см. приложение 5)253
19	Коэффициент загрязнения (термическое сопротивление), учитывающий сопротивление накипи, металла трубок и отложений со стороны газов	8,951	8,826	8,704

20 Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

єС К841,4 1114,4717,4 990,4595,1 868,1
21	Степень черноты наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов	-Принимается по опытным данным0,8
22	Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред	-0,0625	0,0604	0,0583
23	Отношение температур (безразмерная температура)	-0,8671	0,7418	0,6267
24	Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны	0,0227	0,0208	0,0191
25	Коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси	0,0477	0,0475	0,0475
26	Температурный напор между теплообменивающимися средами	єC957,9	1107,5	1332,9
27	Количество тепла, предаваемого от газов к пароводяной смеси	кВт3864,1	4455,5	5355,1
28	Расчетное количество тепла, передаваемое (газами пароводяной смеси) в первом пучке	кВтГрафическим решением уравнений для и 3980

29 Расчетная (действительная) температура и энтальпия газов за пучком

єC KГрафическим решением уравнений для и

По диаграмме , по 920

20250

30 Проверка точности графического решения уравнений

кВт %

4297,8

7,3939
31	єС1072,2
32	Расчетный (средний) температурный напор (в пределах пучка)	єС809,6
33	Расчетный (средний) коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси (в пределах пучка)	0,0581

таблица7 Расчёт пароперегревателя

№ п/п

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчётная формула или способ определения

Результат расчёта

1 Удельный объём пара: насыщенного перегретого средний

Из таблиц водяного пара, по (см. приложение 5)

Из таблиц водяного пара, по и

(см. приложение 6)

0,047

,0777

0,0624
2	Количество тепла, необходимое для перегрева пара до заданной температуры	3779,4
3	Энтальпия газов за пароперегревателем	12027,8
4	Температура пара за пароперегревателем	Из диаграммы I-t, по 560

5 Средняя температура газов в пределах пароперегревателя

740

1013

6 Средняя скорость газового потока в пределах пароперегревателя

5,73
7	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава (см. примечание к п.5 расчёта первого пучка)	Из таблиц приложения 4, по 0,0000742
8	Поправка к коэффициенту на действительный состав газов	-По графику приложения 2, по и 1
9	Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов	0,0000742
10	Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов	Из таблиц приложения 4, по 0,0000894
11	Поправка к коэффициенту на действительный состав газов	-По графику приложения 2, по и 1
12	Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов	0,0000894

13 Критерий Прандтля для среднего состава газов

-Из таблиц приложения 4, по 0,61
14	Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов	-По графику приложения 2, по 1
15	Критерий Прандтля для действительного состава газов	Pr	-	0,61
16	Критерий Рейнольдса для действительного состава газов	Re	-	1603,32

17 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны Для шахматного расположения трубок

0,0699
18	Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами	8,031
19	Степень черноты газового потока	- 0,0400
20	Температура насыщенного пара, поступающего в пароперегреватель	Определяется по таблицам водяного пара (см. приложение 5) по давлению насыщенного пара на входе в пароперегреватель :253
21	Средняя температура пара в пароперегревателе	359

22 Ориентировочная температура наружной поверхности слоя отложений со стороны газов

489

762
23	Степень черноты наружной поверхности слоя отложений со стороны газов	-Принимается по опытным данным. Для котлов работающих на мазуте, 0,8
24	Приведённая степень черноты теплообменивающих сред	- 0,0360
25	Отношение температур (безразмерная температура)	- 0,7522
26	Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя отложений со стороны газов	0,0055
27	Глубина (по ходу газов) рассчитываемого пучка трубок пароперегревателя	По эскизу, как расстояние между плоскостями, проходящими через оси крайних трубок пароперегревателя (по ходу газов)0,72
28	Глубина (по ходу газов) газового объёма перед пароперегревателем	По эскизу, как расстояние между плоскостью, проходящей через оси крайних трубок первого пучка (со сторону пароперегревателя), и плоскостью, проходящей через оси крайних трубок пароперегревателя со стороны первого пучка0,1
29	Глубина (по ходу газов) газового объёма внутри пароперегревателя (пазухи либо между секциями)	По эскизу, как расстояние между плоскостями, проходящими через оси трубок крайних (внутренних) рядов секций либо петель0,4
30	Температура газов в газовом объёме перед пароперегревателем	1193
31	Температура газов в газовом объёме между секциями либо в пазухе пароперегревателя	1013
32	Поправка на излучение газовой камеры, расположенной перед пароперегревателем	- 1,2731
33	Поправка на излучение газовой камеры, находящейся между секциями пароперегревателя (пазухи)	- 1,2888
34	Коэффициент теплоотдачи с учётом излучения газовых камер 0,0090
35	Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности слоя отложений со стороны газов	0,0788
36	Средняя скорость пара в трубках пароперегревателя	Выбирается в пределах 15…30 м/с25
37	Коэффициент теплопроводности пара	Из таблиц приложения 7, по и 0,0000553 4,105
38	Коэффициент динамической вязкости пара	Из таблиц приложения 8, по и 0,00002275
39	Коэффициент кинематической вязкости пара	1,41846E-06
40	Критерий Прандтля для пара	-Из таблиц приложения 9, по и 1,01
41	Внутренний диаметр трубок пароперегревателя	По эскизу заданного (рассчитываемого) пароперегревателя (см. табл. 1.2)0.02
42	Критерий Рейнольдса для пара	- 352494,338
43	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенок трубок к пару	1,8368
44	Коэффициент термического сопротивления: отложений со стороны газов, металла и со стороны пара	3,4402
45	Коэффициент теплопередачи от газов к пару	0,06

46 Большая разность температур теплообменивающихся сред для петлевого пароперегревателя

561

47 Меньшая разность температур теплообменивающихся сред для петлевого пароперегревателя

201
48	Температурный напор между теплообменивающимися средами	350,7
49	Необходимая (для перегрева пара до заданной температуры) поверхность пароперегревателя	179,56
50	Действительная (приданной площади) температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубу со стороны газов	442,9
51	Общее количество трубок пароперегревателя	- 327
52	Количество рядов трубок пароперегревателя	- 4,5
53	Если пароперегреватель петлевой, то количество рядов петель пароперегревателя	- 2,2
54	Количество трубок (петель), соединённых параллельно в одну группу, для получения принятой скорости пара	- 55,0

Таблица 8 Расчет теплообмена во втором испарительном пучке трубок

№

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчетная формула или способ определения

Результат расчета

1 Температура и энтальпия газов за пучком

єС кДж/кгПринимаются ориентировочно три значения температуры. Из диаграммы , по 300

9312

2 Средняя температура газов в пучке

єС К

430

803
3	Средняя скорость газов в пучке	м/с7,3	7,8	8,4
4	Количество тепла отданного газами в первом пучке при принятых температурах	кВт3026,8	2149,3	1248,4
5	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава	Из таблиц приложения 4, по0,0000595	0,000061	0,000067

6 Поправка к коэффициенту на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 111
7	Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов	0,0000595	0,000061	0,000067
8	Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов	м2/сИз таблиц приложения 4, по0,000063	0,000069	0,000077

9 Поправка к коэффициенту на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 111
10	Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов	м2/с0,000063	0,000069	0,000077
11	Критерий Прандтля для среднего состава газов	-Из таблиц приложения 4, по0,635	0,625	0,618

12 Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов -По графику приложения 2,

по и 0,980,980,98
13	Критерий Прандтля для действительного состава газов	-0,6223	0,6125	0,6056
14	Критерий Рейнольдса для действительного состава газов	-3368,0	3293,9	3147,7
15	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки	0,0732399	0,073703	0,078484

16 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Ч

Ч11,0510,7710,49
17	Степень черноты газового потока	-0,0923	0,0901	0,0879
18	Температура кипения воды в котле	єСИз таблиц водяного пара по (см. приложение 5)253
19	Коэффициент загрязнения (термическое сопротивление), учитывающий сопротивление накипи, металла трубок и отложений со стороны газов	9,182	8,965	8,753

20 Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов

єС К369,7 642,7333,9 606,9298,9 571,9
21	Степень черноты наружной поверхности слоя, загрязняющего стенки трубок со стороны газов	-Принимается по опытным данным0,8
22	Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред	-0,0831	0,0811	0,0791
23	Отношение температур (безразмерная температура)	-0,9143	0,8060	0,7122
24	Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны	0,0053	0,0055	0,0057
25	Коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси	0,0456	0,0463	0,0485
26	Температурный напор между теплообменивающимися средами	єC138,5	217,3	275,9
27	Количество тепла, предаваемого от газов к пароводяной смеси	кВт1504,9	2395,6	3184,2
28	Расчетное количество тепла, передаваемое (газами пароводяной смеси) в первом пучке	кВтГрафическим решением уравнений для и 1790

29 Расчетная (действительная) температура и энтальпия газов за пучком

єC KГрафическим решением уравнений для и

По диаграмме , по 340

7150

30 Проверка точности графического решения уравнений

кВт %

2242,1

20,2
31	Расчетная (средняя) температура газов (в пределах пучка)	єС450
32	Расчетный (средний) температурный напор (в пределах пучка)	єС174,5
33	Расчетный (средний) коэффициент теплопередачи от газов к пароводяной смеси (в пределах пучка)	0.0431

Таблица 9 Расчет экономайзера

№ п/п

Определяемая величина

Обозначение

Размерность

Расчётная формула или способ определения

Результат Расчета

1 Энтальпия и температура газов за экономайзером

Если экономайзер является последним элементом котла, то

Из диаграммы , по 5198,8

260
2	Количество тепла, на восприятие которого должен быть рассчитан экономайзер	896,9

3 Средняя температура газов в пределах экономайзера

300

573
4	Средняя скорость газов в пределах экономайзера	м/с 13,1
5	Коэффициент теплопроводности газов среднего состава (см. примечание к п. 5 расчета первого пучка)	Из таблиц приложения 4, по 0,0000445
6	Поправка к коэффициенту на действительный состав газов
7	Коэффициент теплопроводности для действительного состава газов	0,0000445
8	Коэффициент кинематической вязкости для среднего состава газов	Из таблиц приложения 4, по 0,0000382
9	Поправка к коэффициенту на действительный состав газов	-По графику приложения 2, по и 1
10	Коэффициент кинематической вязкости для действительного состава газов	0,0000382
11	Критерий Рейнольдса для действительного состава газов	Re	-	9919,6

12 Критерий Прандтля для среднего состава газов

-Из таблиц приложения 4, по 0,659
13	Поправка к критерию Прандтля на действительный состав газов	-По графику приложения 2, по 1,02
14	Критерий Прандтля для действительного состава газов	Pr	-	0,672

15 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки с газовой стороны Для шахматного расположения трубок

0,0352
16	Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами	15,577
17	Степень черноты газового потока	- 0,0755

18 Энтальпия и температура воды на выходе из экономайзера

По таблицам водяного пара, по и 841,36

223
19	Средняя температура воды в экономайзере	194
20	Коэффициент термического сопротивления с учётом загрязнения	3,970

21 Температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки со стороны газов

207,3

480,3
22	Степень черноты наружной поверхности слоя отложений со стороны газов	-Принимается по опытным данным. 0.8
23	Приведенная степень черноты теплообменивающихся сред	- 0,0680
24	Отношение температур (безразмерная температура)	- 0,8382
25	Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к наружной поверхности слоя отложений со стороны газов	0,0021
26	Коэффициент теплопередачи от газов к воде	0,0325
27	Большая разность температур теплообменивающихся сред	Определение большей и меньшей разностей температур теплообменивающихся сред змеевикового экономайзера см. в описании расчёта пароперегревателя с.17, либо в работе (1), с. 50, рис. 7-1, г, либо в приложении 11117
28	Меньшая разность температур теплообменивающихся сред	См. выше95
29	Температурный напор между теплообменивающимися средами	105,6
30	Необходимая (для нагрева питательной воды до температуры ) поверхность экономайзера 261,42
31	Действительная температура наружной поверхности слоя, загрязняющего трубки со стороны газов	197,4
32	Общее количество трубок экономайзера	- 990,0
33		- 23,0

Таблица 10 Тепловой баланс по результатам расчета. Сравнение результатов расчета с результатами расчета таблицы 4

№ п/п	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Расчётная формула или способ определения	Результат Расчета
1	Мощность теплового потока в топке	кВтс.15, п.225492,2
2	Мощность теплового потока в первом испарительном пучке	кВтс.17, п.283980
3	Мощность теплового потока в пароперегревателе	кВтс.19, п.23779,4
4	Мощность теплового потока во втором испарительном пучке	кВтс.24, п.281790
5	Мощность теплового потока в экономайзере	кВтс.24, п.2896,9
6	Суммарная мощность теплового потока, воспринятого всеми поверхностями нагрева котла	кВт ++++16880,2
7	Паропроизводительность котла	кг/с 5,98
8	КПД котла	%87,8
9	Расхождение в паропроизводительности	%5,07
10	Расхождение в КПД котла	%
11	Мощность теплового потока, теряемого в окружающую среду (через стенки - обшивку котла)	кВт217,9
12	Мощность теплового потока, теряемого с уходящими газами	кВт1056,1
13	Недоиспользованная тепловая мощность в результате химического недожога	кВт90,8
14	Суммарная тепловая мощность, неиспользуемая (теряемая) в котле	кВт++1364,8

Экономические показатели котла. Расчет стоимости пара производимого котельной установкой

Стоимость 1 т пара, производимого котлом, определяют капитальные затраты и эксплуатационные расходы, переносимые на единицу продукции:

- доля капитальных затрат;

- доля эксплуатационных расходов.

- годовые амортизационные отчисления, которые установлены для котлов танкеров в размере 7,5 %;

- число часов работы котла в год при паропроизводительности .

Ориентировочно годовая выработка пара при определенной паропроизводительности:

для двухкотельной установки

т/ч

- коэффициент нагрузки котла в % от номинальной;

- коэффициент, учитывающий продолжительность работы котла при определенной нагрузке в % от эксплуатационного периода.

номинальный режим %, %;

стояночный режим с грузовыми операциями %, %;

стояночный режим без грузовых операций %, %;

нахождение в холодном резерве %, %.

- стоимость котла;

- стоимость 1 м² поверхности нагрева (≈ 100 у.е./ м²);

- поверхность нагрева котла (≈ 1280 м²).

(у.е.)

- стоимость вспомогательного оборудования.

(у.е.)

(у.е./т)

- годовые затраты на необходимые материалы и изделия;

- стоимость 1 т топлива (≈ 100 у.е./т);

- расход топлива (≈ 2,41 т/ч);

- мощность всего вспомогательного оборудования (≈ 70 кВт);

- стоимость 1 кВт·ч электроэнергии (≈ 0,02 у.е./кВт·ч);

- число членов команды, обслуживающих котельную установку (≈ 4 чел.);

- расходы на содержание одного члена экипажа (≈ 5 у.е.).

(у.е.)

(у.е./т)

Вывод

котел паровой экономайзер тепловой

В процессе выполнения курсового проекта рассчитаны поверхности нагрева пароперегревателя (179,56 м²) и экономайзера (261,42 м²). Проанализировав удельный вес каждого составляющего затрат на ремонт и эксплуатацию котла можно предпринять следующие меры к их уменьшению:

· уменьшить количество обслуживающего персонала ( автоматизация);

· уменьшить бункеровочные расходы (15 %);

· добиваться увеличения работы котла на номинальной нагрузке;

· уменьшить затраты на ремонт путем регулярного проведения профилактических работ.

Список используемой литературы

1. Кузнецова И.В. и др. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. № М.: Энергия, 1973.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - Л.: Судостроение, 1980.

3. Федоренко В.М. и др. Эксплуатация судовых котельных установок. - М.: Транспорт, 1991.

4. Котелко В.Ю. и др. Тепловой расчет судовых паровых котлов. - М.: Мортехинформреклама, 1983, 1992.

5. Енин В.И. Атлас котельных агрегатов морских судов.

6. Дементьев И.С. и др. Проектирование судовых парогенераторов. 1986.

7. Хряченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. 1988.

Курсовая работа (т): Расчет судового парового котла КВГ-25

Расчет судового парового котла КВГ-25

Вступление

· секционные

· однопроточные

· вертикально-водотрубные

Таблица 1 Определение конструктивных размеров топки

Таблица 2 Определение основных контурных размеров рассчитываемых элементов котла

Таблица 4 Cоставление предварительного теплового баланса и определение расхода топлива

Таблица 5 Расчет теплообмена в топке

Таблица 8 Расчет теплообмена во втором испарительном пучке трубок

Смотрите также: