Тепловой расчет пароводяного тракта и теплообменных аппаратов

ТЗ.doc

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Зав. кафедрой В. Л. Химич
на курсовое проектирование
Студент Калинин П. А.
Тема: Проектирование водотрубного вертикального вспомогательного топливного
парового котла с естественной циркуляцией.
Исходные данные к проекту:
Паропроизводительность (по перегретому пару) Dпп тч 12
Температура перегретого пара tпп Сo 290
Давление в пароводяном коллекторе (по манометру) Pпвк МПа 24
Температура уходящих газов ух Сo 230
Температура питательной воды tп.в. Сo 65
(мазут топочный высокосернистый)
Содержание графического материала:
чертежи: 1. Общий вид котла (формат А1)
Схема расположения арматуры (формат А4)
Содержание пояснительной записки:
Тепловой конструктивный расчет вспомогательного парового котла.
Аэродинамический расчет котла.
Расчет на прочность трех основных узлов (по выбору руководителя)
Краткие рекомендации по водному режиму.
Основная рекомендуемая литература:
Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы:
Учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Судостроение 1988.
Проектирование судовых ПГ. [К.С. Дементьев] В.А. Романов А.С.
Турлаков Д.И. Волков. Л.: Судостроение 1986. 332 с.
Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) Под ред. Н.В.
Кузнецова В.В. Митора И.Е. Дубовского Э.С. Карасиной. М.: Энергия
Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод) под
ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия 1977. 255 с.
Консультанты: не назначаются

Котел (V9).cdw

КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008
Котел паровой топливный
вспомогательный водотрубный
с естественной циркуляцией
Паропроизводительность

Записка.doc

1 Задание на проектирование и исходные данные по пароводяному тракту
2 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания 3
3 Построение диаграммы [pic] 4
4 Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива 5
5 Данные к расчету теплообмена в топке и построению ее компоновочного
6 Расчет теплообмена в топке 8
7 Конструктивный расчет парообразующего пучка 10
8 Поверочный расчет парообразующего пучка 12
9 Конструктивный расчет пароперегревателя 14
10 Проверочный расчет пароперегревателя 16
11 Конструктивный расчет экономайзера 18
12 Поверочный расчет экономайзера 20
13 Конструктивный расчет воздухоподогревателя 21
14 Определение невязки теплового баланса котла 23
Аэродинамический расчет
1 Определение сопротивления воздушного тракта 25
2 Определение сопротивления газового тракта 26
3 Определение самотяги 30
4 Определение необходимой мощности подающего воздух вентилятора 31
Расчет прочности элементов котла
1 Расчет толщины трубной доски водяного коллектора 32
2 Расчет толщины днища пароперегревательного коллектора 32
3 Расчет толщины стенки парообразующей трубки 33
Водный режим и водоподготовка 34
Список литературы 35
Таблица 1.1 Задание на проектирование и исходные данные по пароводяному
Величина Формула Численное
Полная паропроизводительность Задано
перегретого пара DПП » 333
насыщенного пара DНП » –
Давление (избыточное) МПа:
в пароводяном коллекторе рНП » 24
на выходе из пароперегревателя рПП Принимаем 226
питательной воды tПВ Задано 65
насыщения tS [1 с. 94] 2233
воды на выходе из экономайзера tЭК Принимаем 179
перегретого пара tПП Задано 290
Массовое паросодержание при выходе Принимаем 0999
из пароводяного коллектора х
кипящей воды при рНП i' [1 с. 94] 9551
сухого пара при рНП i" » 28005
насыщенного пара при выходе i' (1-x) + 27986
из пароводяного коллектора iНП i"x
питательной воды iПВ [1 с. 96] 274
воды при выходе из экономайзера iЭК » 759
перегретого пара iПП » 2993
Удельный объем м3кг: »
питательной воды vПВ » 000102
воды при выходе из экономайзера vЭК » 000125
кипящей воды при рНП v' [1 с. 94] 000120
сухого пара при рНП v" » 84110-5
насыщенного пара vНП v' (1-x) + 85110-5
перегретого пара vПП [1 с. 96] 0108
Таблица 1.2 Определение объемов воздуха и продуктов сгорания
или обоснование значение
Марка топлива Задано М40В
Состав горючей массы %
углерод СГ [1 с. 38] 851
азот+кислород NГ+ОГ » 07
летучая сера SГЛ » 35
Состав рабочей массы %
углерод СР [pic] 8327
водород НР [pic] 1047
азот + кислород NР+ОР [pic] 068
летучая сера SРЛ [pic] 342
Низшая теплота сгорания QРН кДжкг [1 с. 38] 39200
Коэффициент избытка воздуха a Принимаем 12
Расход распыливающего пара GФ кгкг » 005
Влагосодержание атмосферного » 001
Объем теоретически необходимого [pic] 1029
количества воздуха V0 м3кг
Суммарный объем углекислого [pic] 158
и сернистого газов VRO2 м3кг
водяных паров VH2O [pic] 1447
водяных паров при α = 1 V0H2O [pic] 1414
азота при α = 1 V0N2 079V 0 813
газов (продуктов сгорания) при α = 1 [pic] 1112
Действительный объем газов VГ м3кг [pic] 1321
Объем доли продуктов сгорания:
суммы углекислого и сернистого [pic] 0120
водяных паров rН2О [pic] 0109
суммы трехатомных газов rП [pic] 0229
Таблица 1.3 Расчет диаграммы IГ –
С сСО2 кДж(м3К) (Vc)RO2
уходящих газов ух Задано 230
холодного воздуха t ХВ Принимаем 30
горячего воздуха t ГВ » 150
подогрева топлива t ПЛ » 115
Теплоемкость при t ХВ
сухого воздуха С с.в. [1 c. 52] 13
водяных паров C H2O [1 c. 52] 15
холодного воздуха I ХВ [pic] 490
уходящих газов I ух Диаграмма I – 4238
физическая теплота топлива i тл[pic] 233
Энтальпия распыливающего пара [1 c. 96] 2990
Теплота вносимая распыливающим[pic] 245
Располагаемая теплота QРР [pic] 39458
Тепловая потеря с уходящими Iух – Iхв 3747
Относительная тепловая потеря:
с уходящими газами q2 Q2QPP 0095
от химической неполноты Принимаем 0
от наружного охлаждения q5 » 001
КПД котла [pic] 0895
Коэффициент сохранения теплоты [pic] 0991
Расчетный расход топлива В [pic] 0256
Таблица 1.5 Данные к расчету теплообмена в топке и построение
Удельная мощность топки qт Принимаем 900
Объем топки Vт м3 B QPPqт 1125
Число форсунок N Принимаем 1
Расчетная производительность BN 026
одной форсунки Bф кгс
Расчетная длина топки Lт м [pic] где λ = 09 2016
Расход воздуха через отверстие[pic] 491
Скорость воздуха в отверстии Принимаем 40
Живое сечение фурмы f' м2 Vфw'ф 012
Расчетный диаметр фурмы d'ф м[pic] 040
Принятый диаметр фурмы dф м Округляем 040
Принятое живое сечение фурмы 0785 dф2 013
Действительная скорость Vф f 3906
воздуха в отверстии фурмы wф
Паровая нагрузка зеркала Принимаем 150
Внутренний диаметр м
пароводяного коллектора dп. к.D(Rз.и.Lт) 110
водяного коллектора dв.к. Принимаем 060
Площадь поперечного сечения Vт Lт 558
Освещенная длина участков
лучевоспринимающих труб м:
экрана lЭ Рисунок 1.2 419
первого ряда притопочного » 357
Условная лучевоспринимающая [pic] 1565
поверхность нагрева топки Hл
Полная площадь поверхности Hл + 2Fт 2680
Степень экранирования топки [pic] 0584
Эффективная толщина [pic] 1510
излучающего слоя топки s м
Компоновочный эскиз топки показан на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Компоновочный эскиз топки
– первый ряд парообразующего приточного пучка; 2 – пароводяной коллектор;
– водяной коллектор; 4 – сплошной экранный ряд.
Таблица 1.6 Расчет теплообмена в топке
Теплоемкость при tГВ
сухого воздуха Сс.в. [1 с. 52] 1305
водяных паров СН2О [1 с. 52] 1515
воздуха при tГВ IГВ [pic] 2462
газов (продуктов сгорания) при[pic] 41920
адиабатной температуре Ia
Адиабатная температура газов Iг – 2012
Адиабатная температура газов a + 273 2285
Температура газов на выходе изПринимаем 1300
Температура газов на выходе из'т + 273 1573
Энтальпия газов на выходе из Iг – 26100
Средняя суммарная теплоемкость[pic] 2221
газов Σ(Vc) кДж(кг*К)
Коэффициент ослабления лучей
сажистыми частицами kc [pic] 3277
трехатомными газами k [pic] 1461
трехатомных газов aг [pic] 0198
светящегося пламени aсв [pic] 0511
Коэффициент усреднения m Принимаем 0846
Эффективность степени черноты [pic] 0463
Коэффициент загрязнения Принимаем 0400
Продолжение таблицы 1.6
Степень черноты топки aт [pic] 0787
Критерий Больцмана Bo [pic] 1333
Температура газов на выходе из
безразмерная [pic] 0652
искомая т Ta – 273 1218
Энтальпия газов на выходе из Iг – 24300
Тепловая мощность [pic] 4478
лучевоспринимающей поверхности
нагрева топки Qл кВт
Таблица 1.7 Конструктивный расчет парообразующего притопочного пучка
Величина Формула Численное
Наружный диаметр труб d м Принимаем 0029
поперечный s1 » 004
продольный s2 » 005
Число труб в одном ряду z1 Lт s1 – 05 499
Полная длина труб среднего ряда Эскиз котла 368
пучка l м (рис. 1.6)
Живое сечение для прохода газов l(Lт – z1d) 245
Поверхность нагрева одного ряда dlz1 196
Тепловая мощность парообразующегоD(iн.п. – iэк) – Qл 2321
притопочного пучка Qп кВт
Энтальпия газов при выходе Iт – Qп ( B) 15166
Температура газов при выходе Диаграмма Iг - 780
Средняя температура газов в пучке05(т + 1) 998
Средняя температура газов в пучкеп + 273 1271
Средняя скорость газов wг мс ВVгTп (273Fг) 645
Коэффициент теплопроводности [1 c. 91] 01082
Коэффициент кинематической » 0000168
Критерий Прандтля газов Pr » 058
Коэффициент теплоотдачи [1 c. 91-92] 692
конвекцией aК Втм2 [pic]
Плотность теплового потока Принимаем 20000
поверхности нагрева пучка qп
Коэффициент загрязнения труб Принимаем 00125
Температура наружной поверхности ts + qп 473
загрязненного слоя tз 0С
Температура наружной поверхности tз + 273 746
загрязненного слоя Tз К
Эффективная толщина излучающего [pic] 00529
Продолжение таблицы 1.7
Коэффициент ослабления лучей [pic] 1042 1042
трехатомными газами k 1(мМПа)
Степень черноты трехатомных газов [pic] 00536 00536
Коэффициент теплоотдачи Вт(м2К)
излучением трехатомных газов aл [pic] 1161 1161
от газов к стенке a1 aк – aл 876 876
Коэффициент тепловой эффективности [1 c. 89] 051 051
Коэффициент теплопередачи k (aк + aл) 447 447
Температурный напор Δt 0С [pic] 788 788
Расчетная поверхность нагрева Qп103(kΔt) 660 660
парообразующего притопочного пучка
Расчетное число рядов труб в пучкеНп Hр 394 394
Принятое число рядов в пучке z*2 Округляем 4 400
Принятая площадь поверхности Нр*z*2 67 67
нагрева притопочного пучка Н*п м2
Расхождение между расчетным и принятым значениями площади поверхности
нагрева притопочного пучка:
Так как расхождение превышает предельно допустимое значение = 15% >
% необходимо выполнить поверочный расчет притопочного
парообразующего пучка.
Таблица 1.8 Поверочный расчет парообразующего притопочного пучка
Величина Формула Численное значение
Температура газов при Принимаем 779 774 769
выходе из парообразующего
Энтальпия газов при выходе Диаграмма Iг –15170 15060 14960
Температурный напор Δt °С [pic] 788 784 781
Коэффициент теплопередачи Принимаем 447 447 447
k Вт(м2К) полученное
Мощность парообразующего B(Iт – I1)2320 2348 2374
притопочного пучка по
уравне-нию теплового
Мощность парообразующего kΔtHп*10-3 2355 2345 2336
уравнению теплообмена Qпт
Уточненная мощность См. рисунок 2346
парообразующего 1.3
притопочного пучка Qп*
Уточненная температура То же 774
газов на выходе из пучка
Уточненная энтальпия газов Диаграмма Iг -15070
при выходе из пучка I1*
Графическое решение уравнений теплообмена и теплового баланса показано
Рисунок 1.3 Графическое решение уравнений теплообмена и теплового
баланса притопочного парообразующего пучка.
Таблица 1.9 Конструктивный расчет пароперегревателя
Величина Формула или Численное
обоснование значение
наружный d Принимаем 0029
внутренний dВ Принимаем 0024
поперечный s1 ё Принимаем 004
продольный s2 Принимаем 005
Число труб в одном ряду z1 Lт s1 – 05 50
Полная длина труб среднего ряда пучка Эскиз котла 32
Поверхность нагрева одного ряда Нр м2dlz1 145
Живое сечение для прохода газов Fг м2l (Lт – z1d) 182
Мощность пароперегревателя Qпп кВт Dпп (iп.п. – 641
Энтальпия газов при выходе из [pic] 12550
пароперегревателя I2 кДжкг
Температура газов при выходе из пучка Диаграмма IГ – 650
Средняя температура газов в пучке пп05( 1 + 2) 712
Средняя температура газов в пучке Тпппп + 273 985
Средняя скорость газов г мс [pic] 672
Коэффициент теплопроводности газов λ [1 c. 91] 00835
Коэффициент кинематической вязкости [1 c. 91] 0000112
Критерий Прандтля газов Pr [1 c. 91] 059
Коэффициент теплоотдачи конвекцией αк[pic] 680
Средняя температура перегретого пара 05(ts + 257
Среднее давление перегретого пара 05(рн.п. + 233
Средний удельный объем перегретого [1 c. 96] 0096
Коэффициент теплопроводности [1 c. 96] 00448
перегретого пара λпп Вт(м(К)
Продолжение таблицы 1.9
Величина Формула или Численное
Коэффициент кинематической вязкости [1 c. 96] 17410-6
перегретого пара пп м2с
Критерий Прандтля перегретого пара Pr[1 c. 96] 1065
Средняя скорость перегретого пара Принимаем 20
Коэффициент теплоотдачи от стенки к [pic] 1000
Коэффициент загрязнения труб [pic] Принимаем 000130
Плотность теплового потока Принимаем 1000
поверхности нагрева пароперегревателя
Температура наружной поверхности [pic] 259
загрязняющего слоя tЗ °С
Температура наружной поверхности [pic] 532
загрязняющего слоя ТЗ К
Эффективная толщина излучающего слоя [pic] 00529
Коэффициент ослабления лучей [pic] 1250
трехатомными газами k 1(м(МПа)
Степень черноты трехатомных газов аГ [pic] 0064
Коэффициент теплоотдачи излучением [pic] 605
трехатомных газов [pic] Вт(м2(К)
Коэффициент тепловой эффективности [1 с. 89] 068
Коэффициент теплопередачи k [pic] 469
Температурный напор (t °С [pic] 453
Расчетная площадь поверхности нагрева[pic] 302
пароперегревателя НПП м2
Расчетное число рядов труб в пучке z2[pic] 208
Принятое число рядов в пучке [pic] Округляем 200
Принятая площадь поверхности нагрева [pic] 291
пароперегревателя [pic] м2
нагрева пароперегревателя:
Так как расхождение превышает предельно допустимое значение = 37% >
% необходимо выполнить поверочный расчет пароперегревателя.
Таблица 1.10 – Поверочный расчет пароперегревателя
Величина Формула или Числовое значение
Температура газов при выходе из Принимаем 650 660 670
пароперегревателя [pic] °С
Энтальпия газов при выходе из Диаграмма IГ – 12550 12750 12950
пароперегревателя I2 кДжкг [pic]
Температурный напор (t °С [pic] 453 458 464
Коэффициент теплопередачи k Вт(м2(К)Принимаем 469 469 469
Мощность пароперегревателя по [pic] 640 590 539
уравнению теплового баланса QПП.Б кВт
Мощность пароперегревателя по [pic] 618 625 632
уравнению теплообмена QПП.Т кВт
Уточненная мощность пароперегревателя Из графического 620
Уточненная температура газов на выходе» 654
из пароперегревателя [pic] °С
Уточненная энтальпия газов на выходе Диаграмма IГ - 12630
из пароперегревателя [pic] кДжкг [pic]
Уточненная энтальпия перегретого пара [pic] 2985
Уточненная температура перегретого [1 с. 96] 288
Средняя скорость перегретого пара
в одноходовом пароперегревателе [pic] [pic] 868
при принятом числе ходов m = 3 [pic] [pic] 260
Рисунок 1.4 Графическое решение уравнений теплообмена и теплового
баланса пароперегревателя.
Таблица 1.11 – Конструктивный расчет экономайзера
Величина Формула или Числовое
поперечный s1 Принимаем 005
продольный s2 Принимаем 004
Ширина газохода b м Эскиз котла 115
Длина труб l м Lт 2016
Количество труб в одном ряду z1 [pic][pic] 23
Поверхность нагрева одного ряда Нр м2 [pic] 422
Скорость воды при одноходовом змеевике [pic] 036
Число заходов змеевика nз Принимаем 4
Действительная скорость воды в трубах [pic][pic] 146
Живое сечение для прохода газов Fг м2 [pic] 0974
Мощность экономайзера QЭК кВт [pic] 1617
Энтальпия газов при выходе из экономайзера [pic] 6268
Температура газов при выходе из экономайзераДиаграмма IГ – 334
Средняя температура газов в пучке [pic]эк 05 494
°С ([pic]2*+[pic]3)
Средняя температура газов в пучке Тэк К [pic]эк + 273 767
Средняя скорость газов [pic] мс [pic] 978
Коэффициент теплопроводности газов [pic] [1 c. 91] 00513
Коэффициент кинематической вязкости газов » 50510-5
Критерий Прандтля газов Pr » 065
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [pic] 839
Средняя температура воды в экономайзере [pic] 122
Температура наружной поверхности [pic] 182
загрязняющего слоя стенки tз °С
Температура наружной поверхности tз + 273 455
загрязняющего слоя стенки Tз К
Эффективная толщина излучающего слоя s м [pic] 00529
Продолжение таблицы 1.11
Коэффициент ослабления лучей трехатомными [pic] 141
Степень черноты трехатомных газов аг [pic] 00718
Коэффициент теплоотдачи излучением [pic] 345
трехатомных газов αл Вт(м2·К)
Коэффициент тепловой эффективности [1 c. 89] 065
Коэффициент теплопередачи k Вт(м2·К) [pic] 568
Температурный напор (прямоток) Δt °С [pic] 326
Расчетная поверхность нагрева экономайзера [pic] 87
Расчетное число рядов труб в пучке z2 [pic] 207
Принятое число труб в пучке z2* Принимаем 21
Принятая поверхность нагрева экономайзера Нр·z2* 89
нагрева экономайзера:
% необходимо выполнить поверочный расчет экономайзера.
Таблица 1.12 – Поверочный расчет экономайзера
Температура газов при выходе из Принимаем 270 370 470
экономайзера [pic] °С
Энтальпия газов при выходе из Диаграмма IГ - 5010 6970 8940
экономайзера I3 кДжкг [pic]
Температурный напор (t °С [pic] 267 354 423
Коэффициент теплопередачи k Принимаем 568 568 568
Вт(м2(К) полученное выше
Мощность экономайзера
по уравнению баланса QЭК.Б кВт [pic] 1936 1438 938
по уравнению теплообмена QЭК.Т кВт[pic] 1345 1782 2130
Уточненная мощность экономайзера Из графического 1610
[pic] кВт решения уравнений
Уточненная температура газов при » 335
выходе из экономайзера [pic] °С
Уточненная энтальпия газов при Диаграмма IГ - 6280
выходе из экономайзера [pic] [pic]
Рисунок 1.5 Графическое решение уравнений теплообмена и теплового
баланса экономайзера.
Таблица 1.13 – Конструктивный расчет воздухоподогревателя
наружный d Принимаем 0038
внутренний dв Принимаем 0034
средний dср Принимаем 0036
поперечный s1 Принимаем 0058
Количество труб по ширине газохода z1 [pic][pic] 193
Количество рядов по длине газохода z2 [pic] 504
Живое сечение для прохода газов FГ м2 [pic] 088
Температура воздуха на входе в [pic] 45
воздухоподогреватель [pic] °С
Энтальпия воздуха на входе в [pic] 736
воздухоподогреватель [pic] кДжкг
Мощность воздухоподогревателя QВП кВт [pic] 443
Энтальпия газов при выходе из [pic] 4538
воздухоподогревателя [pic] кДжкг
Температура газов при выходе из Диаграмма IГ - 210
воздухоподогревателя [pic] °С [pic]
Средняя температура газов в [pic] 2725
воздухоподогревателе [pic] °С
Средняя скорость газов [pic] мс [pic] 766
Коэффициент теплопроводности газов [pic] [1 с. 91] 00461
Коэффициент кинематической вязкости газов » 41910-5
Критерий Прандтля газов Pr » 066
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [pic] 348
Средняя температура воздуха tВ °С [pic] 975
Коэффициент теплопроводности воздуха [1 с. 91] 00322
Коэффициент кинематической вязкости воздуха» 19410-5
Критерий Прандтля воздуха PrВ » 069
Температурный напор при противотоке [pic] [pic]— tВ 175
Продолжение таблицы 1.13
Перепад температур °С:
по воздуху [pic] [pic] 105
по газам [pic] [pic] 125
Разность температур сред на входе в[pic] 290
Безразмерный параметр R [pic] 084
Безразмерный параметр P [pic] 0431
Поправочный коэффициент для Принимаем 095
определения температурного напора
при перекрестном токе [pic]
Температурный напор в [pic] 166
Число ходов воздуха n Принимаем 1
Общая высота труб hВП м Принимаем 1 2 3
Поверхность нагрева [pic] 05 12 19
воздухоподогревателя НВП м2
Живое сечение для прохода воздуха [pic] 55 132 209
Скорость воздуха [pic] мс [pic] 020804990790
Коэффициент Вт(м2(К): 2068862 544
теплоотдачи излучением трехатомных [pic] 435 257 195
газов [pic] Вт(м2(К)
тепловой эффективности [pic] [1 с. 89] 08 08 08
теплопередачи k Вт(м2(К) [pic] 258 245 236
Мощность воздухоподогревателя по [pic] 249 568 866
уравнению теплообмена QВП.Т кВт
Искомая высота труб Из графического 088
воздухоподогревателя [pic] м решения уравнения
баланса воздухоподогревателя.
Таблица 1.14 – Определение невязки теплового баланса котла
Уточненная тепловая потеря с уходящими [pic] 4048
Уточненная тепловая потеря с уходящими [pic] 01026
Уточненный КПД котла [pic] [pic] 0887
Уточненный расход топлива В* кгс [pic] 0258
Невязка теплового баланса [pic] кДжкг [pic] 71
[pic] = 71 кДжкг [pic]
Эскиз котла показан на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 – Эскиз котла
– топка; 2 – парообразующий пучок; 3 – сплошной экранный ряд; 4 –
пароперегреватель; 5 – экономайзер; 6 – воздухоподогреватель; 7 – опускные
трубы; 8 – топочное устройство.
Таблица 2.1 – Определение сопротивления воздушного тракта
Величина Формула или Числовое
обоснование значение
Сопротивление воздухоподогревателя
Поперечный шаг s1 м Из теплового расчёта 0058
Продольный шаг s2 м » 004
Наружный диаметр труб d м » 0038
Число труб в ряду z1 » 19
Число рядов z2 » 50
Средняя температура воздуха в » 975
воздухоподогревателе tвп 0С
Плотность воздуха в [pic] 095
воздухоподогревателе
Живое сечение для прохода воздуха Fв [pic] 0366
Скорость воздуха в воздухоподогревателе[pic] 118
Смоченный периметр канала U м [pic] 366
Эквивалентный диаметр канала dэ м [pic] 00400
Коэффициент кинематической вязкости Из теплового расчёта 19410-
Число Рейнольдса Re [pic] 24307
Коэффициент [pic] 10
Коэффициент сопротивления отнесенный к [pic] 0140
Коэффициент сопротивления [pic] 705
воздухоподогревателя [pic]
Сопротивление воздухоподогревателя [pic] 470
Продолжение таблицы 2.1
Сопротивление топочного устройства
Температура горячего воздуха (в фурме) tг.в. Из теплового 150
Плотность горячего воздуха (в фурме) ρг.в. [pic] 0834
Действительная скорость воздуха в фурме Из теплового 3906
Коэффициент сопротивления топочного устройстваПринимаем 25
Сопротивление топочного устройства [pic] Па [pic] 1592
Сопротивление воздушного тракта [pic]Па [pic] 2061
Таблица 2.2 – Определение сопротивления газового тракта
Сопротивление притопочного парообразующего пучка
Поперечный шаг s1 м Из теплового 004
Продольный шаг s2 м » 005
Наружный диаметр труб d м » 0029
Число труб в ряду z1 » 50
Средняя температура газов в пучке tп град » 998
Плотность газов в пучке ρп кгм3 [pic] 0278
Живое сечение для прохода газов Fг м2 Из теплового 209
Скорость газов в парообразующем пучке wп » 754
Смоченный периметр канала U м [pic] 376
Эквивалентный диаметр канала dэ м [pic] 00223
Коэффициент кинематической вязкости газов Из теплового 16810-4
Число Рейнольдса Re [pic] 1002
Диагональный шаг [pic] м [pic] 00539
Продолжение таблицы 2.2
Коэффициент [pic] 0443
Коэффициент формы шахматного пучка Сs [pic] 413
Коэффициент сопротивления отнесенный к [pic] 0639
Коэффициент сопротивления притопочного пучка[pic] 320
Сопротивление притопочного пучка [pic] Па [pic] 252
Сопротивление пароперегревателя
Средняя температура газов в пучке tпп град » 712
Плотность газов в пучке ρ пп кгм3 [pic] 0358
Живое сечение для прохода газов Fг м2 Из теплового 182
Скорость газов в пучке wпп мс » 672
Эквивалентный диаметр канала dэ м [pic] 00194
Коэффициент кинематической вязкости газов Из теплового 11210-4
Число Рейнольдса Re [pic] 1164
Коэффициент сопротивления отнесенный к [pic] 0614
Коэффициент сопротивления пароперегревателя [pic] 184
Сопротивление пароперегревателя [pic] Па [pic] 149
Сопротивление экономайзера
Поперечный шаг s1 м Из теплового расчёта005
Число труб в ряду z1 » 23
Число рядов z2 » 21
Средняя температура газов в пучке tэк град» 494
Плотность газов в пучке ρэк кгм3 [pic] 0460
Живое сечение для прохода газов Fг м2 Из теплового расчёта0974
Скорость газов в пучке wэк мс » 978
Смоченный периметр канала U м [pic] 977
Эквивалентный диаметр канала dэ м [pic] 0040
Коэффициент кинематической вязкости [pic] Из теплового расчёта50510-
Число Рейнольдса Re [pic] 7709
Коэффициент [pic] 191
Коэффициент сопротивления отнесенный к [pic] 0278
Коэффициент сопротивления экономайзера [pic] 585
Сопротивление воздухоподогревателя [pic] [pic] 129
Местное сопротивление газов в воздухоподогревателе
Скорость газов в воздухоподогревателе wвп Из теплового 766
Средняя температура газов в » 273
воздухоподогревателе tср К
Плотность газов в воздухоподогревателе ρ [pic] 0647
Отношение живых сечений экономайзера и Fэк Fвп 0908
воздухоподогревателя
Коэффициент местного сопротивления при [1 с. 104] 005
внезапном сужении (входа) [pic]
Отношение живых сечений Fвп Fгх 0381
воздухоподогревателя и газохода
Коэффициент местного сопротивления при [1 с. 104] 04
внезапном расширении (выхода) [pic]
Коэффициент сопротивление [pic] 045
воздухоподогревателя [pic] Па
Местное сопротивление воздухоподогревателя [pic] 854
Сопротивление трения в воздухоподогревателе
Средняя температура газов в Из теплового расчёта273
воздухоподогревателе tвп 0C
Плотность газов в воздухоподогревателе ρвп[pic] 0647
Коэффициент кинематической вязкости [pic] Из теплового расчёта41910-
Число Рейнольдса Re [pic] 5302
Среднее значение абсолютной шероховатости сПринимаем 00002
учетом загрязнения м
Коэффициент сопротивления трения [pic] 00412
Сопротивление трения в воздухоподогревателе[pic] 0783
Сопротивление газового тракта [pic] Па [pic] 178
Таблица 2.3 – Определение самотяги
Величина Формула или обоснованиеЧисловое
Самотяга воздушного тракта
Температура холодного воздуха Тх.в. К Из теплового расчёта 303
Температура горячего воздуха Тг.в. К » 423
Расчетная высота участка (от Из чертежа 421
воздухоподогревателя до топочного
Самотяга в воздушном тракте [pic] Па [pic] 138
Самотяга газового тракта
Расчетная высота газового тракта Н м Из чертежа 509
Расчетная высота топки Нт м » 267
Расчетная высота притопочного » 293
парообразующего пучка Нп м
Расчетная высота пароперегревателя Нпп » 282
Расчетная высота экономайзера Нэк м » 08
Расчетная высота воздухоподогревателя » 088
Средняя температура газов в топке tт °С[pic] 1656
Средняя температура газов в притопочном Из теплового расчёта 998
парообразующем пучке tп °С
Средняя температура газов в » 712
пароперегревателе tпп °С
Средняя температура газов в экономайзере» 494
воздухоподогревателе tвп °С
Средневзвешенная температура [pic] 0С [pic] 1531
Средневзвешенная температура [pic] К [pic]+273 1804
Самотяга в газовом тракте [pic] Па [pic] 489
Общая самотяга по газо-воздушному тракту[pic] 351
Таблица 2.4 – Определение необходимой мощности подающего воздух вентилятора
Коэффициент запаса производительности Принимаем 11
Коэффициент запаса напора вентилятора 2 » 12
Напор вентилятора Нр Па [pic] 2645
Производительность вентилятора Qр м3с [pic] 389
Коэффициент запаса мощности Принимаем 105
КПД вентилятора » 075
Расчетная мощность приводного [pic] 144
электродвигателя Nр кВт
Производится расчет на прочность основных элементов котла. Определяем
толщину трубной доски пароводяного коллектора (ПВК) днища
пароперегревательного коллектора (ППК) а также толщину стенок
парообразующих трубок. Результаты расчета этих элементов сведены в таблицы
Таблица 3.1 – Расчет толщины трубной доски пароводяного коллектора
Расчетное давление пара в котле p МПа Задано 24
Внутренний диаметр ПВК dв мм Из теплового 1100
Диаметр отверстия d м Из теплового 0029
Шаг в диагональном направлении s(2 м [pic] 00539
Коэффициент ns [1 c. 253] 151
Коэффициент прочности сварных соединений ( ns.((s(2–d)s(2( 0697
Коэффициент запаса n [1 c. 251] 17
Предел текучести [pic]при t = tср + 90 = [1 c. 251] 190
Допускаемое напряжение для углеродистой [pic] 112
Прибавка к толщине c мм [1 c. 253] 1
Толщина стенки трубной доски ПВК ( мм dвp(2(д( – p) 182
По результатам расчетов принимаем толщину стенки трубной доски ПВК ( =19 мм
Таблица 3.2 – Расчет толщины днища ППК
Наружный диаметр днища dн мм Принято 270
Расчетное давление в пароперегревателе Задано 226
Коэффициент формы выпуклых днищ [1 с. 255] 29
Коэффициент прочности ( ( 1 с. 253( 07
Предел текучести стали 15К при tрас [pic][1 c. 251] 132
Коэффициент запаса прочности n [1 c. 251] 17
Допускаемые напряжения [pic] МПа [pic] 776
Прибавка к толщине с мм [1 c. 253] 1
Толщина стенки глухого днища ППК (о мм dвp(2(д() + c173
Принимаем толщину днища ППК (о = 18 мм
Таблица 3.3 – Расчет толщины стенки парообразующей трубки
Внутренний диаметр трубки dв мм Из теплового 27
Коэффициент прочности сварных соединений ([1 c.253] 05
Допускаемое напряжение для углеродистой tsn 121
предел текучести [pic] при t = tср + 35 = [1 c. 251] 205
Прибавка к толщине c мм Принимаем 1
Толщина стенок трубок ( мм dвp(2(д( – p) +155
По результатам расчета принимаем толщину стенок парообразующих трубок ( = 2
Водный режим и водоподготовка
Для экономичной организации водного режима ПК необходимо такое качество
питательной и котловой воды которое позволит предотвратить опасную
коррозию образование отложений на пароводяной стороне и получить пар
требуемой чистоты. Нормы качества питательной и котловой воды
устанавливаются дифференцированно в зависимости от типа ПК и параметров
пара и регламентируются Правилами технической эксплуатации (ПТЭ). В табл.
1 приведены эксплуатационные нормы на качество питательной и котловой
воды для вспомогательных котлов.
Таблица 4.1 – Нормы качества питательной и котловой воды для ПК морских
Показатель качества воды Значение
Общая жесткость мг.эквкг 002
Растворенный кислород мгкг 005
Общее солесодержание Sк.в. мгкг 2000
Щелочное число по NaOH мгкг 100-150
Содержание фосфат-ионов PO4-3 мгкг 20-40
Нитратное число по NaNO3 мгкг 50-75
Требуемое качество питательной воды обеспечивается ее докотловой
обработкой а качество котловой воды достигается вводом в нее специальных
коррекционных добавок и продувкой. Введение в котловую воду щелочных и
фосфатных реагентов (едкого натра NaOH кальцинированной соды Na2CO3
тринатрийфосфата Na3PO4) в сочетании с подогревом воды вызывает осаждение
накипеобразователей которые удаляются с помощью продувок.
Рекомендуемое солесодержание пара Sп – не более 03 мгкг.
Солесодержание питательной воды (с учетом протечек через неплотности в
конденсаторе забортной воды) Sп.в. = 15 мгкг.
Рекомендуемый коэффициент нижней продувки [pic]
Докотловая обработка питательной воды заключается в удалении из нее
взвешенных механических примесей растворенных примесей масла и кислорода.
Очистка питательной воды от механических примесей и масла осуществляется
отстаиванием и фильтрацией. Для удаления кислорода и углекислоты широкое
распространение получила термическая деаэрация с последующим добавлением
сульфита натрия Na2SO3 или гидразина N2H4. В последнее время для удаления
кислорода применяют ионообменные фильтры заполненные ионообменным
На морских судах в качестве добавочной воды обычно используют
дистиллят получаемый в испарительных установках. На судах речного флота
применяется приготовление добавочной воды из забортной пресной воды путем
ее умягчения в Na-катионитных установках.
Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы:
Учебное пособие. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Судостроение
Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационые
парогенераторы: Учеб.пособие. – Л.: Судостроение 1979.
Проектирование судовых ПГ. [К.С. Дементьев] В.А. Романов А.С.
Турлаков Д.И. Волков. Л.: Судостроение 1986.
Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) Под ред.
Н.В. Кузнецова В.В. Митора И.Е. Дубовского Э.С. Карасиной. М.:
Аэродинамический расчет котельных установок (Нормативный метод)
под ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия 1977.
КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008-ПЗ
ИзЛис№ докум. ПодписДат
Разраб.Калинин 01.Котел паровой топливный
П.А. XIIвспомогательный
. Пояснительная записка
КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008-ПЗ Лис

Арматура(V9).cdw

КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008

Котел (V9).dwg

КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008
Котел паровой топливный
вспомогательный водотрубный
с естественной циркуляцией
Паропроизводительность

Титульный лист.doc

агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Энергетические установки и тепловые двигатели
(подпись) (фамилия и. о.)
Проектирование судового парового топливного вспомогательного котла
(наименование темы или проекта)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовой работе по дисциплине «Судовые котлы и теплообменные аппараты»
(вид документа – проект дипломный курсовой исследовательская работа или
(дата) (группа или шифр)

Арматура(V9).dwg

КП-НГТУ-1801(М08СУ)-01-2008