4. Побудова діаграми нг -t, (ентальпія - температура газів).

В інтервалі температур t= 0 - 600 °С через 100 °С .

Для побудови діаграми всі необхідні розрахунки виконуються у вигляді таблиці і на їх основі будується діаграма Н_Г - t

Необхідні при розрахунку данні про теплоємність , , ,і повітря взяти із таблиці №1. У випадку коли вологість повітря d > 0.01 розрахунок теплоємності повітря слід виконати по залежності

C_п=С_с.п.+1,6*d* ,

= *t ,

=V⁰ *C_п*t,

H_Г= +( * ,

Значення теплоємності; Сі взяті з таблиці №1 додатка.

Таблиця №4.1.

t		0	100	200	300	400	500	600
м3/кг		1,6	1,7	1,79	1,863	1,93	1,989	2,04
		2,56	2,72	2,864	2,9808	3,088	3,1824	3,2658
м3/кг		1,3	1,3	1,3	1,307	1,32	1,328	1,3402
		11,4153	11,4153	11,4153	11,4768	11,5909	11,6612	11,7683
м3/кг		1,5	1,505	1,522	1,542	1,57	1,6	1,6148
		2,79	2,7993	2,8309	2,8681	2,9202	2,976	3,0035
, кДж/кг	Cп	0	1693,46	3422,044	5197,706	7039,648	8909,784	10822,55
V0, м3/кг	Cп	1,32	1,325	1,33	1,34	1,35	1,365	1,38
		14,671	14,727	14,783	14,894	15	15,172	15,3387
, кДж/кг	Ентальпія повітря	0	1943,96	3917,49	5987,39	8100	10354,89	12700,44
HГ, кДж/кг	Ентальпія газів	0	4103,97	8279,73	12622,07	17083,65	21749,85	26571,1

За результатами табл..№4.1. будується діаграма залежності H-t

Графік №4.2.

5. Конструктивний розрахунок паро утворюючого пучка.

5.1. Конструктивна приймається:

• зовнішній діаметр сталевих труб d₃=0,029 м;

• шаг розміщення труб, м;

Поперечний S₁ і подовжній S_2, наприклад

S₁= S₂=0,044, м

5.2. Температура газів на вході в паро утворюючий пучок дорівнює температурі газів на виході із двигуна внутрішнього згорання t⁰=t_ДВ.

5.3. Ентальпія газів утилізаційного котла на вході в пучок, =f(t_Г),визначається по Н_Г – t діаграмі.

20500

5.4. Коефіцієнт збереження теплоти приймається ϕ=0,96.

5.5. Попереднє визначення потужності паро утворюючого пучка виходячи з теплового балансу по газовій стороні, або по необхідній кількості пари, якщо потреба пари задається.

5.5.1. Потужність по газовій стороні

Q_П=ϕ*( )*В, кВт;

Q_П= 0,96*(20500-6200)*0,04=549,12

де: В – витрата палива кг/с;

- ентальпія газів на вході в паро утворюючий пучок,

- ентальпія газів на виході з пучка,

- визначається по Н_Г – t діаграмі, попередньо задавшись температурою газів = 150⁰C.

5.6. Розрахунок потужності паро утворюючого пучка на підставі теплового балансу по паровій стороні.

Q_П=Д*(Н_П.П.-Н_Ж.В.)+0,01*Р(Н_П.П.-Н_Ж.В.) кВт;

де: Д – продуктивність паро утворюючого пучка, кг/с;

Н_П.П. , Н_Н.П. , Н_Ж.В – ентальпія відповідно перегрітої, насиченої пари та живильної води

Р – продувка котла, приймається Р=5%.

5.7. Виходячи з рівнянь теплового балансу по газовій і паровій стороні, визначається, паро потужність котла.

Д= , ;

Д= = 0,209 , ;

5.8. Після визначення паро потужності розраховується ентальпія газів на виході із пучка по залежності

= ,

У випадку коли ентальпія при прийнятій температурі на виході із пучка не співпадає з розрахункованою по пункту 5.8. потрібно розрахунки повторити перезадившись до похибки δН_ух=5%.

5.9. Середня температура газів в теплообмінному пучку.

t_Г= , ⁰С;

t_Г = = 292,5 ⁰С;

Абсолютна середня температура газів в пучку.

Т_Г= t_Г+273=…⁰К;

Т_Г=292,5+273=565,5⁰К;

5.10. Швидкість газів у перепускній трубі приймається

W_П.Т.=60 , м/с.

5.11. Внутрішній діаметр перепускної труби

= = =

= = 0,214 м.

5.12. Зовнішній діаметр перепускної трубки:

= + 2 * δ;

= 0,214 + 2 * 0,005 = 0,224 м

де: δ – товщина стінки перепускної трубки приймається δ= 5 мм

5.13. Внутрішній діаметр циліндричного корпуса котла

Д_к= А* , м

Д_к= 28* = 0,71 м

де: А – емпіричний коефіцієнт.

Для високо обертових двигунів та газових турбін А= 30-37, для мало обертових двигунів А=26-29

N_е.ном. – номінальна ефективна потужність двигуна, кВт

5.14. Загальна довжина спіралі одного зміє вика розраховується по залежності

l_С.П.= π , м

де: n – число витків спіралі

- радіуси полу квитків спіралі по осі корпуса котла.

Кожний виток зміє вика спіралевидної форми складається із двох півкіл з радіусами, R₁ і R₂ , відрізняючись на величину ∆R=20-22мм тобто = + ∆R, м.

Кільцеві зазори між внутрішнім витком спіралі та стінкою газоперепускної труби, а також між зовнішніми витками спіралі та внутрішньою стінкою корпуса котла повинні бути не менше як 5 – 10 мм у випадку коли є перепускна труба. Якщо перепускна труба відсутня, то кільцеві зазори повинні бути 80-100 мм.

Отвір який утворюється в цьому випадку у пучку закривається зверху і знизу і його площа в площі живого перетину котла не враховується.

З урахуванням зазорів між зовнішньою стінкою перепускною трубки ∆_П.Т. і внутрішньою поверхнею спіралі та зазору між внутрішньою поверхнею спіралі ∆_К.Т. розраховується половина ширини змійовика.

При ∆_П.Т=∆_К.Т.= 7,5 мм отримаємо половину ширини змієвика

= * 0,5 , мм;

= * 0,5 = 228 мм.

5.15. Розрахунок кількості витків спіралі.

n= = = 3, витка

де: S₁ = 0,044м – шаг витків. Після розрахунку приймається ціле число витків. ( в сторону збільшення).

5.16 Значення радіусів R_1i, R_2i вираховується за умов

R₁(i+1)= R_1i+S₁ тобто R₁(i+1)= R_1i+44 , мм

R₂(i+1)= R_2i+S₁ або R₂(i+1)= R₁(i+1)+∆R= R_1i+S₁+∆R, мм

тобто: R₂(i+1)= R_1i+44+20, мм і так далі до значення внутрішнього радіуса кожуха котла з урахуванням ∆_К.Т. Розрахунок R_1i, R_2i наведено починаючи від зовнішнього радіуса перепускної труби.

R₁₁=0,5*224+7,5=120 мм; R₂₁=120+22=144 мм;

R₁₂=120+44=164 мм; R₂₂=164+22=186 мм;

R₁₃=164+44=208 мм; R₂₃=208+22=230 мм;

R₁₄=208+44=252 мм; R₂₄=252+22=276 мм;

R₁₅=252+44=296 мм; R₂₅=296+22=318 мм;

R₁₆=296+44=340 мм; R₂₆=340+22=362 мм;

5.17. Після розрахунків радіусів, фактичне значення внутрішнього діаметру кожуха котла може корегуватися по залежності

Д_К(ФАКТ)=Д_П.Т.+2(∆_П.Т.+∆_К.Т.)+2(n-1)*S₁+2*d , мм

де: n – кількість витків спіралі.

Д – приймається до цілого значення і корегуються зазори ∆_П.Т.+∆_К.Т

5.18. Довжина спіралі вираховується по залежності

L_сп=π* R_1i + R_2i ), м

L_сп=3,14*2896=9093мм=9,093м.

5.19. Площа поверхні нагріву зміє вика, що складається з двох спіралей

F_ЗМ=2*π*d*l_СП=2*3,14*0,029*l_CП=………м²

F_ЗМ=2*3,14*0,029*9,093=1,656