задача. Курсовая работа должна содержать исходные данные

• Название: Курсовая работа должна содержать исходные данные
• Дата: 23.01.2023
• Размер: 4.07 Mb.
• Имя файла: задача.docx
• Тип: Курсовая; #899885

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В технологической печи АВТ ведется нагрев потока отбензиненного сырья с расходом G_c = 60 т/ч. Температура сырья на входе в печь t_c = 100 °С, на выходе из печи t_oтг = 300 °С. Доля отгона составляет е = 0,5. Плотность сырья _с = 870 кг/м³, плотность отгона _отг = 790 кг/м³, остатка _ост = 950 кг/м³. Температура газов на выходе из печи t_г = 600 650 °С. Температура топлива, поступающего на горение t_т = 20 °С. Температура воздуха, поступающего в печь t_возд=100 20 °С. В качестве тепловой изоляции используется кирпичная кладка из различных материалов (диатомитовый кирпич с толщиной _ст = 0,115 м). Температуры наружного воздуха t_ос = 25 30 °С.

После технологической печи, дымовые газы, являющиеся вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) поступают в котел-утилизатор, где отдают часть теплоты для получения сухого насыщенного пара. КУ состоит из испарительной поверхности, состоящей из 4-х пакетов, и экономайзера (происходит подогрев воды до температуры насыщения). Температура питательной воды, поступающей в экономайзер t_пв = 30 20 °С.

Курсовая работа должна содержать:

• 
  исходные данные;
  
• 
  тепловые расчеты:
  

1. 
   рассчитать тепловую нагрузку печи;
   
2. 
   рассчитать процессы горения топлива, т.е. определить теоретически необходимое и действительно поданное количество воздуха, объем продуктов сгорания и их энтальпию;
   
3. 
   составить тепловой баланс печи и рассчитать тепловой к.п.д. и расход топлива;
   
4. 
   подобрать котел-утилизатор;
   
5. 
   провести расчет испарительной поверхности КУ с определением температуры газов на входе в экономайзер;
   
6. 
   провести расчет экономайзера КУ с определением температуры газов на выходе из котла-утилизатора;
   

• 
  принципиальную схему технологической печи и котла-утилизатора с указанием исходных и расчетных параметров;
  
• 
  диаграмму H-t продуктов сгорания, выполненной на миллиметровой бумаге;
  
• 
  технические характеристики подобранного котла-утилизатора в табличной форме;
  
• 
  схему движения теплоносителей вдоль поверхности теплообмена с указанием значений температур;
  
• 
  основные выводы по работе.
  

1. Тепловой расчет Котла-утилизатора

1.1 Определение тепловой нагрузки печи

Полезная тепловая нагрузка печи складывается из количества тепла, которое передается продукту в печи для его нагрева и частичного испарения.

Плотность сырья для температуры 20°С, отнесенная к плотности воды при 4°С:

_с = _с / 1000 = 870 / 1000 = 0,87,

где _с = 860 кг/м³ – плотность сырья.

Удельная энтальпия сырья на входе в печь:



где t_c = 100 ⁰C – температура сырья на входе в печь.

Плотность остатка нефтепродуктов для температуры 20°С, отнесенная к плотности воды при 4°С:

_ост = _ост / 1000 = 950 / 1000 = 0,95,

где _ост = 950 кг/м³ – плотность остатка.

Удельная энтальпия остатка нефтепродуктов:



где t_ост = 300 ⁰C – температура остатка нефтепродуктов.

Плотность отгона для температуры 20°С, отнесенная к плотности воды при 4°С:

_отг = _отг / 1000 = 790 / 1000 = 0,79,

где _отг = 790 кг/м³ – плотность отгона.

Удельная энтальпия отгона (углеводородных газов и паров):

h_отг = (0,000584t²_отг + 0,457t_отг + 210)(4,013 – _отг) – 309 =

= (0,000584300² + 0,457300 + 210)(4,013 – 0,79) – 309 = 979,1 кДж/кг,

где t_отг = 300 ⁰C – температура отгона.
Полезная тепловая нагрузка:

Q^c_пол = G_c(h_ост(1 – е) + h_oтге – h_с) =

= 16,67(688,9(1 – 0,5) + 979,10,5 – 211,6) = 10375 кВт,

где G_c = 60 т/ч = 16,67 кг/с – расход сырья;

е = 0,5 – массовая доля отгона на выходе из печи.

2. Расчет процесса горения топлива в печи

Низшая теплота сгорания для газообразного топлива:

Qн^P = 358,2СН₄ + 637,5С₂Н6 + 912,5С₃Н₈ + 1187С₄Н₁₀ + 1461С₅Н₁₂ + 108Н2

+ 126,4СО + 234Н₂S = 358,298,9 + 637,50,12 + 912,50,01 + 11870,01 +

+ 14610 + 1080,9 + 126,40,06 + 2340 = 35628 кДж/м³,

где СН₄ = 98,9%, С₂Н₆ = 0,12%, С₃Н₈ = 0,01%, С₄Н₁₀ = 0,01%; Н₂ = 0,9%;

СО = 0,06% – объемное содержание газов, входящих в состав газообразного топлива Уренгой-Ужгород.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания газообразного топлива:

V₀ = 0,0476(0,5(CO + Н₂) + 1,5Н₂S + (m + 0,25n)C_mH_n – O₂) =

= 0,0476(0,5(0,06 + 0,9) + 1,50 + (1 + 0,254)98,9 + (2 + 0,256)0,12 +

+ (3 + 0,258)0,01 + (4 + 0,2510)0,01 + (5 + 0,2512)0 – 0) = 9,46 м³/м³

2. Выбор коэффициента избытка воздуха

Для обеспечения полноты сгорания топлива воздух в печь подается с избытком по сравнению с теоретически необходимым:



где V_в и V₀ – действительное и теоретическое количество воздуха, отнесенное к 1 кг или 1 м³ сжигаемого топлива кг/кг топлива, м³/м³ топлива.

При  < _опт возникает химический недожег, связанный с несовершенством перемешивания топлива с воздухом на выходе из горелки и развитием зон с недостатком кислорода. При  > _опт наблюдается снижение температуры в зоне горения и замедления реакции окисления. Одновременно уменьшается время пребывания частиц в высокотемпературной зоне ввиду увеличения объемов продуктов сгорания (как следствие, появления механической неполноты сгорания топлива – зола и шлак). На рисунках 2, 3 [1] показаны зависимости потерь теплоты и к.п.д. от величины коэффициента избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха зависит от вида и свойств топлива, конструкции топочного устройства, способа сжигания и др.

Рекомендуемые значения коэффициента избытка воздуха при использовании газообразного топлива:

 = 1,1…1,3.

Принимаем коэффициент избытка воздуха равным:

 = 1,15.

2. Расчет объемов продуктов сгорания

При полном сгорании 1 кг жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива в образующихся газообразных продуктах должны содержаться продукты полного окисления горючих элементов СО₂, SO₂, Н₂О, N2 и избыток кислорода О2.

При сжигании газообразного топлива теоретические объемы продуктов горения равны:

• 
  объем трехатомных газов (СО2 и SO2)
  

V_RO2 = 0,01(CO₂ + CO + H₂S + SO₂ + mC_mH_n) =

= 0,01(0 + 0,06 + 0 + 0 + 198,9 + 20,12 + 30,01 + 40,01) = 0,993 м³/м³;

• 
  объем азота
  

V_N2 = 0,01N^p + 0,79V₀ = 0,010 + 0,791,159,46 = 8,594 м³/м³;

• 
  объем водяных паров
  

V_Н2О = 0,01(Н₂ + H₂S + Н₂О + 0,5nC_mH_n) + 0,0161V₀ =

= 0,01(0,9+0+0+0,5(498,9+60,12+80,01+100,01))+0,01611,159,46 =

= 2,159 м³/м³;

• 
  объем кислорода
  

V_О2 = 0,21( – 1)V₀ = 0,21(1,15 – 1)9,46 = 0,298 м³/м³;

• 
  суммарный объем продуктов сгорания (действительных)
  

V_пс = V_RO2 + V_N2 + V_Н2О + V_O2 = 0,993 + 8,594 + 2,159 + 0,298 = 12,044 м³/м³

Процентный состав компонентов в продуктах сгорания:

2. Определение энтальпии продуктов сгорания

Энтальпию продуктов сгорания рассчитываем 1 м³ газообразного топлива по зависимости, кДж/м³:

h_пс = V_RO2h_RO2 + V_N2h_N2 + V_Н2Оh_H2O + V_O2h_O2

где h_RO2; h_N2; h_H2O; h_O2 – энтальпия газов, принимается в зависимости от температуры газов по таблице Приложения В [1].

Выполняем расчет энтальпии продуктов сгорания для двух температур:

• 
  при t = 100 ⁰C
  

h_пс = V_RO2h_RO2 + V_N2h_N2 + V_Н2Оh_H2O + V_O2h_O2 =

= 0,993169 + 8,594130 + 2,159151 + 0,298132 = 1650 кДж/м³;

• 
  при t = 1000 ⁰C
  

h_пс = V_RO2h_RO2 + V_N2h_N2 + V_Н2Оh_H2O + V_O2h_O2 =

= 0,9932202 + 8,5941394 + 2,1591725 + 0,2981478 = 18331 кДж/м³.

Энтальпия газов, отнесенная к 1 м³ дымовых газов:

• 
  при t = 100 ⁰C
  

• 
  при t = 1000 ⁰C
  

По рассчитанным значениям энтальпий дымовых газов строим диаграмму H-t (рисунок 1).




Рисунок 1 – Диаграмма Н-t продуктов сгорания

2. Тепловой баланс процесса горения

Располагаемая теплота:

Q_расп = Q_н^р = 35628 кДж/м³,

где Q_н^р = 35628 кДж/м³ – низшая теплота сгорания.

При сжигании жидких и газообразных топлив с механической и химической неполнотой сгорания пренебрежимо малы, следовательно:

q_мех = q_н.с. = 0.

Энтальпия воздуха при температуре окружающей среды:

h^_возд = V₀h_возд = 1,159,4639,6 = 430 кДж/м³,

где h_возд = 39,6 кДж/м³ – энтальпия воздуха при температуре наружного воздуха t_ос = 30 °С (Приложение В [1]).

Энтальпия уходящих газов:

h_пс = V_RO2h_RO2 + V_N2h_N2 + V_Н2Оh_H2O + V_O2h_O2 =

= 0,9931323 + 8,594871 + 2,1591047 + 0,298920 = 11333 кДж/м³;

где h_RO2; h_N2; h_H2O; h_O2 – энтальпия газов при температуре уходящих газов t_г=650 °С (Приложение В [1]).

Относительная потеря теплоты с уходящими газами:



Потеря теплоты с уходящими газами:

Q_ух.газ = q_ух.газQ_расп = 0,30635628 = 10902 кВт.

Температуру наружной поверхности стенки определяем методом последовательных приближений. Принимаем в 1-ом приближении температуру наружной поверхности стенки равной:

t_ст.нар = 50 ⁰С.

Средняя температура стенки:

t_cт^ср = 0,5(t_{ст.внут} + t_{ст. нар}) = 0,5(200 + 50) = 125 ⁰С,

где t_{ст.внут} = 200 ⁰С – температура внутренней поверхности стенки (принята [1]).

Коэффициент теплопроводности стенки (диатомитового кирпича):

_ст = 0,145 + 0,000314t_cт^ср = 0,145 + 0,000314125 = 0,184 Вт/(мК).

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду:

_нар = 9,3 + 0,058t_ст.нар = 9,3 + 0,05850 = 12,2 Вт/(м²К).

Термическое сопротивление теплопередаче:



где _ст = 0,115 м – толщина стенки.

Температуру наружной поверхности стенки во 2-ом приближении определяем из равенства тепловых потоков теплопроводностью и теплоотдачей:









Пересчитываем процесс теплопередачи во 2-ом приближении:

Средняя температура стенки:

t_cт^ср = 0,5(t_{ст.внут} + t_{ст. нар}) = 0,5(200 + 49,7) = 124,85 ⁰С.

Коэффициент теплопроводности стенки (диатомитового кирпича):

_ст = 0,145 + 0,000314t_cт^ср = 0,145 + 0,000314124,85 = 0,184 Вт/(мК).

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду:

_нар = 9,3 + 0,058t_ст.нар = 9,3 + 0,05849,7 = 12,18 Вт/(м²К).

Термическое сопротивление теплопередаче:



Температура наружной поверхности стенки в 3-ем приближении:



Так как температура изменилась незначительно, приближения завершаем.

Размеры печи (заданы): длина L = 10 м; ширина В = 6 м; высота Н = 5 м.

Определяем суммарную поверхность стен печи (под печи не учитываем):

F_ст = 2Н(L + B) + ВL = 25(10 + 6) + 610 = 220 м².

Потеря теплоты через ограждения при установившемся режиме определяем по уравнению теплопередачи через плоскую стенку:



Расход топлива:



Относительные потери в окружающую среду:



Коэффициент полезного действия печи:

_п = 100 – q_ух.газ – q_ос = 100 – 30,6 – 0,04 = 69,36 %.

Проверяем тепловой баланс:

BQ_расп = Q^с_пол + Q_ос + В(Q_ух.газ + Q_нc + Q_мех)

BQ_расп = 0,419735628 = 14953 кВт

Q^с_пол+Q_ос+В(Q_ух.газ+Q_нc+Q_мех) = 10375+ 6,13 +0,4197(10902+0+0) = 14956 кВт.

Тепловой баланс выполняется с допустимой погрешностью.

2. Подбор котла-утилизатора

Для утилизации физического тепла дымовых газов, выходящих после технологических печей применяются котлы-утилизаторы (КУ). Это позволяет получить дополнительную продукцию в виде насыщенного или перегретого пара, горячей воды и приводит к экономии топлива на предприятии. На рисунке 2 представлен чертеж котла-утилизатора КУ-60-2М, производства ОАО «Энергомаш».



Рисунок 2 – Схема котла утилизатора КУ-60-2М
Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора приведена на рисунке 3.

Общее количество дымовых газов:



где t_г = 650 ⁰С – температура уходящих газов из печи;

V_пс = 12,044 м³/м³ – объем продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газообразного топлива.



Рисунок 3 – Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора
По заданной температуре дымовых газов после печи t_г = 650 ⁰С и объему продуктов сгорания V_г = 61524 нм³/ч подбираем тип котла-утилизатора (Приложения Д [1]): КУ-60-2 с общим количеством дымовых газов 60000 нм³/ч.

Устанавливаем 1 котел-утилизатор.

Технические характеристики выбранного котла заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Технические характеристики котла-утилизатора КУ-60-2

Тип КУ и их количество	Расход дымовых газов, нм3/с	Давление пара, МПа	Температура, °С				Площадь нагрева, м2			Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2
			газов перед котлом	насыщенного пара	питательной воды	Испарительный пакет		Экономай­зер	Испаритель­ный пакет		Экономай­зер
КУ-60-2	65000	1,8	650	207,1	20	586		247	5,438		4,55

3. Расчет испарительной поверхности

Задаемся двумя температурами газов за испарителем:





Последующий расчет для испарителя проводим для двух назначенных температур.

Энтальпия газов на входе в испаритель при температуре = 650 ⁰С (рисунок 1):

= 980 кДж/м³.

Энтальпия газов на выходе из испарителя при температуре и (рисунок 1):

= 445 кДж/м³;

= 597 кДж/м³.

Расход газов, проходящих через котел:



где n = 1 – число принятых КУ.

Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси:

Q_исп1 = G_г( – ) = 0,9817,09 (980 – 445) = 8960 кВт,

Q_исп2 = G_г( – ) = 0,9817,09 (980 – 597) = 6414 кВт,

где  = 0,98 – коэффициент сохранения тепла, учитывающий потери его в окружающую среду.

Большая и меньшая разность температур теплоносителей:

t_б = – t_s = 650 – 207,1 = 442,9 ⁰С,

t_м1 = – t_s = 300 – 207,1 = 92,9 ⁰С,

t_м2 = – t_s = 400 – 207,1 = 192,9 ⁰С,

где t_s = 207,1 ⁰С – температура насыщенного пара при давлении в КУ р = 1,8 МПа.
Средний температурный напор, °С:





Средняя температура газов:

t_г1 = 0,5( + ) = 0,5(650 + 300) = 475 ⁰С,

t_г2 = 0,5( + ) = 0,5(650 + 400) = 525 ⁰С.

Определяем параметры газа при температуре t_г1 = 475 ⁰С по Приложению Г [1]:

• 
  кинематический коэффициент вязкости ₁ = 65,410^-6 м²/с;
  
• 
  коэффициент теплопроводности ₁ = 0,0611 Вт/(мК);
  
• 
  критерий Прандтля Pr₁ = 0,63.
  

Определяем параметры газа при температуре t_г2 = 525 ⁰С по Приложению Г [1]:

• 
  кинематический коэффициент вязкости ₂ = 7310^-6 м²/с;
  
• 
  коэффициент теплопроводности ₂ = 0,0654 Вт/(мК);
  
• 
  критерий Прандтля Pr₂ = 0,62.
  

Относительные поперечный и продольный шаги трубного пучка испарителя:

₁ = s₁ / d_н = 0,086 / 0,032 = 2,688;

₂ = s₂ / d_н = 0,07 / 0,032 = 2,188,

где d_н = 0,032 м – наружный диаметр труб испарительного пучка;

s₁ = 0,086 м – поперечный шаг трубного пучка;

s₂ = 0,07 м – поперечный шаг трубного пучка.

Средний относительный диагональный шаг труб:



Коэффициент:



Коэффициент, учитывающий шаги трубного пучка, при 0,1 <  < 1,7 и любого ₁:

C_s = 0,95^0,1 = 0,951,063^0,1 = 0,956

Скорость движения дымовых газов:





где f_г = 5,438 м² – живое сечение для прохода газов (таблица 1).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб









где С_z = 1 – поправка на число рядов труб по ходу газов (при z > 10).

Коэффициент теплопередачи:

k₁ = ₁ = 0,784,36 = 59,05 Вт/(м²К);

k₂ = ₂ = 0,787,39 = 61,17 Вт/(м²К);

где  = 0,6…0,8 – коэффициент тепловой эффективности.

Тепловосприятие испарителя:

Q_т1 = 0,001k₁Ft₁ = 0,00159,05 586224 = 7751 кВт,

Q_т2 = 0,001k₂Ft₂ = 0,00161,17 586300 = 10753 кВт,

где F = 586 м² – расчетная площадь нагрева испарителя (таблица 1).



Рисунок 4 – Определение температуры на выходе из испарительного пучка
По двум принятым значениям температур и полученным значениям Q_исп и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строим зависимость Q = f( ) – рисунок 4. Точка пересечения прямых определяет температуру продуктов сгорания:



Так как расчетная = 307,5 309,5 ⁰С отличается не более, чем на 10 ⁰С от принятой температуры = 300 ⁰С, принимаем коэффициент теплопередачи равным:

k₁ = 54,93 Вт/(м²К).
Большая и меньшая разность температур теплоносителей:

t_б = – t_s = 650 – 207,1 = 442,9 ⁰С,

t_м = – t_s = 307,5 309,5 – 207,1 = 100,4 102,4⁰С

Средний температурный напор, °С:



Энтальпия газов на выходе из испарителя при температуре (рисунок 1):

= 456 590 кДж/м³;

Тепловосприятие испарителя:

Q_т = 0,001kF₁t = 0,00154,93 56,76586 232,5= 6901 7483 кВт.

4. Расчет экономайзера

Задаемся двумя температурами газов за экономайзером (принимается в диапазоне температур 200…300 ⁰С):



Последующий расчет для экономайзера проводим для двух назначенных температур.

Энтальпия газов на входе в экономайзер:

= 456 590 кДж/м³.

Энтальпия газов на выходе из экономайзера при температуре и (рисунок 1):

= 291 кДж/м³;

= 445 кДж/м³.

Количество теплоты, отданное газами в экономайзере:

Q_эк1 = G_г( – ) = 0,9815,66 16,56(456 590 – 291) = 2532 4852 кВт,

Q_эк2 = G_г( – ) = 0,9815,66 16,56(456 590 – 445) = 169 2190 кВт.

Принимаем противоточнуюсхему движения теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при сжигании в печи газообразного топлива.

Для определения среднего температурного напора изображаем графики изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена – рисунок 5. Температуру проставим после ее расчета.

Большая и меньшая разность температур теплоносителей при противотоке:







где – температура газов на входе в экономайзер;

– температура воды на выходе из экономайзера.



Рисунок 5 – Схема движения теплоносителей вдоль поверхности теплообмена
Среднелогарифмический температурный напор:





Средняя температура газов:

t_г1 = 0,5( + ) = 0,5(309,5 + 200) = 254,75 ⁰С,

t_г2 = 0,5( + ) = 0,5(309,5 + 300) = 305,75 ⁰С.

Скорость движения дымовых газов:





где f_г = 4,55 м² – живое сечение для прохода газов в экономайзере (таблица 1).

Определяем параметры газа при температуре t_г1 = 254,75 ⁰С по Приложению Г [1]:

• 
  кинематический коэффициент вязкости ₁ = 38,2410^-6 м²/с;
  
• 
  коэффициент теплопроводности ₁ = 0,0420 Вт/(мК);
  
• 
  критерий Прандтля Pr₁ = 0,659.
  

Определяем параметры газа при температуре t_г2 = 304,75 ⁰С по Приложению Г [1]:

• 
  кинематический коэффициент вязкости ₂ = 44,4610^-6 м²/с;
  
• 
  коэффициент теплопроводности ₂ = 0,0449 Вт/(мК);
  
• 
  критерий Прандтля Pr₂ = 0,65.
  

Относительные поперечный и продольный шаги трубного пучка экономайзера:

₁ = s₁ / d_н = 0,09 / 0,032 = 2,813;

₂ = s₂ / d_н = 0,09 / 0,032 = 2,813,

где d_н = 0,032 м – наружный диаметр труб экономайзера;

s₁ = 0,09 м – поперечный шаг трубного пучка;

s₂ = 0,09 м – поперечный шаг трубного пучка.

Средний относительный диагональный шаг труб:



Коэффициент:



Коэффициент, учитывающий шаги трубного пучка, при 0,1 <  < 1,7 и любого ₁:

C_s = 0,95^0,1 = 0,950,845^0,1 = 0,934.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб








где С_z = 1 – поправка на число рядов труб по ходу газов (при z > 10).

Коэффициент теплопередачи:

k₁ = ₁ = 0,770,26 = 47,53 49,18 Вт/(м²К);

k₂ = ₂ = 0,772,14= 48,79 50,49 Вт/(м²К);

где  = 0,6…0,8 – коэффициент тепловой эффективности.

Тепловосприятие экономайзера:

Q_т1 = 0,001k₁Ft₁ = 0,00147,53 49,18 247132,2 133 = 1552 1615 кВт,

Q_т2 = 0,001k₂Ft₂ = 0,00148,79 50,49 247171,4 172= 2066 2145 кВт,

где F = 247 м² – расчетная площадь нагрева экономайзера (таблица 1).

По двум принятым значениям температур и полученным значениям Q_эк и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строим зависимость Q = f( ) – рисунок 6. Точка пересечения прямых определяет температуру продуктов сгорания:



Так как расчетная отличается более, чем на 10 ⁰С от принятых температур, пересчитываем коэффициент теплопередачи.

Энтальпия газов на выходе из экономайзера при температуре (рисунок 1):

= 343 330 кДж/м³.

Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси:

Q_исп = G_г( – ) = 0,9816,56(590 – 330) = 1734 4219 кВт.


Рисунок 6 – Определение температуры на выходе из экономайзера
Большая и меньшая разность температур теплоносителей:





Средний температурный напор, °С:



Средняя температура газов:

t_г = 0,5( + ) = 0,5(309,5 + 226,5) = 268 ⁰С,


Определяем параметры газа при температуре t_г = 628 ⁰С по Приложению Г [1]:

• 
  кинематический коэффициент вязкости  = 40,3110^-6 м²/с;
  
• 
  коэффициент теплопроводности  = 0,0430 Вт/(мК);
  
• 
  критерий Прандтля Pr = 0,656.
  

Скорость движения дымовых газов:



Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб





Коэффициент теплопередачи:

k =  = 0,770,65 = 49,0 Вт/(м²К).

Тепловосприятие экономайзера:

Q_т = 0,001kFt = 0,00149247144,3 = 1746 кВт.

Количество теплоты, отданной газами, отличается от тепловосприятия экономайзера незначительно, следовательно, тепловой баланс выполняется.

Количество теплоты, отданное газами в КУ:

Q_ку = G_г( – ) = 0,9816,56(980 – 330) = 8640 9331кВт

Паропроизводительность КУ при получении насыщенного пара:



где h = 2796 кДж/кг – энтальпия сухого насыщенного пара при давлении р=1,8 МПа;

h_пв = 125,7 кДж/кг – энтальпия питательной воды при t_пв = 30 ⁰С.

Заключение

В ходе выполнения данной работы была определена полезная тепловая нагрузка печи, которая составила 10375 кВт. Далее были определены объемы продуктов сгорания и построена для них диаграмма энтальпия-температура.

Из теплового баланса печи определен расход топлива B = 0,4067 м³/с и КПД печи, равный 71,61%. По результатам теплового баланса был принят котел-утилизатор КУ-60-2 с общим количеством дымовых газов 60000 нм³/ч.

В главе «Расчет испарительной поверхности» определены основные характеристики испарительного пучка. Температура газов на входе в испаритель составила 650 ⁰С, а на выходе – 309,5 ⁰С, при этом тепловой поток испарителя равен 7184 кВт.

В главе «Расчет экономайзера» определены основные характеристики экономайзерного пучка. Температура газов на входе в экономайзер составила 309,5 ⁰С, а на выходе – 226,5 ⁰С, при этом тепловой поток экономайзера равен 4219 кВт. Паропроизводительность котла-утилизатора составила 3,49 кг/с.

Список использованных источников

1. 
   Сулейманов А.М., Бурдыгина Е.В., Трофимов Ф.М. Поверочный расчет котла-утилизатора. – Уфа: УГНТИ, 2010 – 23 с.
   
2. 
   Семичева Н.Е. Расчет котла-утилизатора. – Курск: ЮЗГУ, 2017. – 50 с.
   
3. 
   Тепловой расчет котлов (нормативный метод). – СПБ.: НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.
   
4. 
   Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике. – М.: Высшая школа, 1986. – 248 с.
   
5. 
   Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник. М.: МЭИ, 1999. – 168 с.