Цілі і завдання курсового проекту

Підготовка кваліфікованих фахівців з обслуговування теплотехнічного устаткування неможлива без оволодіння ними методів розрахунку котельних агрегатів, які в даний час є основними генераторами теплової енергії.

Курсовий проект переслідує учбові цілі і тому відрізняється від реального проекту завглибшки розробки і складом документів. Він виконується студентом у міру вивчення теоретичного курсу.

Мета виконання курсового проекту - оволодіти методами розрахунку і проектування котельних установок, а також придбати навики вибору основного і допоміжного обладнання. В процесі рішення конкретної задачі студент вчиться користуватися спеціальною технічною літературою, довідниками і каталогами. Виконання курсового проекту також сприяє придбанню навиків оформлення технічної документації.

Курсовий проект виконується студентом самостійно відповідно до даних методичними вказівками, які складені на основі Нормативних методів теплового розрахунку котельних агрегатів, аеродинамічного розрахунку котельних агрегатів розроблених колективом авторів провідних науково-дослідних інститутів - Всесоюзного теплотехнічного інституту (ВТІ) і Центрального котлотурбінного інституту (ЦКТІ).

Завдання на виконання курсового проекту

Завдання на курсовий проект вибирається по таблиці I відповідно до шифру, який визначається двома останніми цифрами номера залікової книжки, або видається індивідуально кожному студенту викладачем.

Вказівки до виконання курсового проекту

У курсовому проекті "Розрахунок котельного агрегату" виконується тепловий і аеродинамічний розрахунок котельної установки, причому тепловий розрахунок котлоагрегату виконується перевірочними, а аеродинамічний по спрощеній схемі.

Основною частиною курсового проекту є тепловий розрахунок котлоагрегату, що дає початкові дані для гідравлічного і аеродинамічного розрахунків.

При конструюванні котельних агрегатів в проектних організаціях в основу приймаються компонувальні схеми котлів ДКВР. Тому перевірочний тепловий розрахунок котлоагрегату доцільно виконувати для котлів типу ДКВР. При поверочном розрахунку компоновка зводиться до вибору типу топки і поєднання її з топковою камерою котла, а також вибору вигляду низькотемпературній поверхні нагріву і поєднанню її з вихідним газоходом котла.

Перевірочний розрахунок котлоагрегату або окремих його елементів виконується для існуючої конструкції з метою визначення показників її роботи при переході на інше паливо, при зміні навантаження або параметрів пари, а також після проведення реконструкції поверхонь нагріву. При перевірочному розрахунку, за наявності готового котлоагрегату перевіряється відповідність величин всіх поверхонь нагріву його заданим параметрам роботи. Елементи котельного агрегату розраховуються послідовно, починаючи з топки, з подальшим переходом до конвективних поверхонь нагріву.

При виконанні розрахунку котельного агрегату його паропродуктивність, параметри пари і живильної води є заданими. Тому, мета розрахунку полягає у виборі раціональної компоновки і визначенні температур і теплосприймання робочого тепла і газового середовища в поверхнях нагріву заданого котла.

Порядок виконання перевірочного теплового розрахунку котлоагрегату:

привести конструктивні характеристики котлоагрегату, поверочний розрахунок якого виконується; описати загальний пристрій, принцип дії і застосування, котлів типу ДКВР, відобразити їх переваги і недоліки;

знайти основні параметри робочих середовищ (живильної води, насиченій і перегрітій парі) і дати повну характеристику використаного в розрахунку палива;

вибрати тип топкового пристрою, коефіцієнт надлишку в топці -і присоси повітря по газоходах котла;

визначити теоретично необхідний і дійсний об'єми повітря для процесу згорання, теоретичні і дійсні об'єми продуктів згорання, а також ентальпії повітря і продуктів згорання;

задатися температурою уходячих•газов, вибрати спосіб шлаковидалення при спалюванні твердого палива;

представити загальну схему котлоагрегату і на ній нанести значення параметрів робочих середовищ, коефіцієнти надлишку повітря і присоси повітря;

- побудувати i- v діаграму для різних коефіцієнтів надлишку повітря, по ній визначити теоретичну температуру горіння.

Для вибраного топкового пристрою знайти теплові втрати, а також втрати з газами, що йдуть, і в навколишнє середовище через обмурівку котла. Скласти тепловий баланс котлоагрегату, підрахувати, його -к.к.д., витрату палива і його випарну здатність.

Виконати тепловий розрахунок топки, приймаючи її розміри по типовому котлу, а також теплові розрахунки конвективних поверхонь нагріву. Розрахунки конвективних поверхонь нагріву виконуються методом послідовних наближень. •

При розрахунку і компоновці хвостових поверхонь нагріву іноді відпадає необхідність в одній з них. Якщо в економайзері вода підігрівається всього лише на 10-15°С виникає питання про його доцільність в даному котлоагрегаті. Або, якщо температура газів, що йдуть, після повітропідігрівника виходить нижче допустимою за умовами антикорозійності хвостових поверхонь, відпадає необхідність у повітропідігрівнику.

Тепловий розрахунок котла повинен закінчуватися складанням його теплового балансу і визначенням його нев'язності.

Необхідна теплова потужність котлоагрегату визначається його паропродуктивністю при забезпеченні встановлених температури і робочого тиску перегрітої пари. При цьому, в топці котла спалюється розрахункова кількість палива.

Номінальною паропродуктивністю називається найбільша продуктивність по пару, яку котел повинен забезпечувати в тривалій експлуатації при номінальних параметрах пари і живильної води.

Номінальний тиск - найбільший тиск пари, який повинен забезпечуватися безпосередньо за пароперегрівачем котла.

Номінальна температура пари - це та, яка повинна забезпечуватися, безпосередньо за пароперегрівачем з відхиленнями, що допускаються по ГОСТ, при підтримці номінального тиску пари, температури живильної води і паропродуктивності.

Номінальна температура живильної води - температура води перед входом в економайзер, прийнята при проектуванні котельного агрегату для забезпечення номінальної паропродуктивності.

При зміні навантаження котла номінальні температури пара і тиск повинні зберігатися, а решта параметрів змінюватиметься.

При перевірочному тепловому розрахунку топкової камери відомі її об'єм, променеприймаюча поверхня, ступінь екранування. Розрахунком визначається температура газів на виході з топки.

Після завершення розрахунку топки, розраховуються конвективні поверхні в послідовності, відповідній руху газів від топки до економайзера. Для цього оцінюють невідому кінцеву ентальпію одного з середовищ і за допомогою відповідних рівнянь теплового балансу визначають по відомій і прийнятій ентальпіях теплосприймання поверхні Q_б , а також ентальпію другого середовища; далі знаходять .температур середовищ. По температурах середовищ і швидкостях розраховується коефіцієнт теплопередачі, температурний натиск, а по рівнянню теплообміну - теплосприймання Q_т . Розрахунок повторюється до отримання близьких значень обох тепловоспріятій і Q_т.

При перевірочному розрахунку поверхні нагріву доводиться задаватися зміною температури одного з теплообмінних середовищ (різницею температур на вході і виході). Цим визначається теплосприйняття поверхні в першому наближенні. Далі можна обчислити температури іншого середовища на кінцях поверхні нагріву, температурний натиск, швидкості газового потоку і робочого середовища, і все інші величини, необхідні для обчислення теплосприйняття в другому наближенні.

Розрахунок конвективних поверхонь нагріву супроводжується побудовою графіків, що ілюструють напрями взаємного руху і зміни температур гріючих газів і робочого середовища в межах кожної поверхні нагріву. Ескізна компоновка поверхонь нагріву повинна мати основні розміри газоходів (ширину, висоту, глибину) і габаритні розміри поверхонь.

Оскільки, виконання послідовних наближень сильно ускладнює розрахунок, нижче даються деякі рекомендації про порядок і послідовність розрахунку окремих конвективних поверхонь нагріву і всього агрегату в цілому.

Розрахунок котельного агрегату повинен забезпечувати необхідну точність визначення основних параметрів, в першу чергу температур перегрітої пари і газів, що йдуть.

Якщо при перевірочному розрахунку конвективних поверхонь набутого з рівняння теплообміну значення теплосприйняття Q_т відрізняється від визначеного по рівнянню балансу Q_б відрізняються не більше, ніж на 2%, розрахунок поверхні більше не уточнюється. Остаточними вважаються температура і теплосприймання, що увійшли в рівняння балансу.

При більшій розбіжності Q_т і Q_б приймають нове значення кінцевої температури і повторюють розрахунок.

Якщо при першому наближенні величина Q_т виявилася більшою Q_б те значення кінцевої температуру для другого наближення приймається таким, щоб різниця димових газів на вході і на виході була більша, ніж при першому наближенні і навпаки.

Для другого наближення доцільно вибирати значення температури, що відрізняється від прийнятого при першому наближенні не більше, ніж на ± 50°С. В цьому випадку коефіцієнт теплопередачі не перераховується, але перераховується температурний натиск і теплосприйняття випромінюванням Q_п і знову розв'язуються рівняння балансу і теплообміну.

Розрахунок теплосприймання економайзера проводиться також шляхом послідовних наближень. В цьому випадку відомі температура . газів на вході в економайзер, визначена з розрахунку попередньої . поверхні нагріву, і температура води на вході в економайзер. Розраховуються температури газів і води за економайзером.

При розрахунку повітропідігрівника відомі температура газів на вході (з розрахунку економайзера) і температура повітря, що подається в агрегат. Шляхом послідовних наближень визначаються температури газів, що йдуть, і гарячого повітря.

Якщо одержана температура газів, що йдуть, відрізняється від прийнятої на початку розрахунку не більше ніж на ± 10°С, а температура гарячого повітря - не більше ніж на ± 40°С, розрахунок теплообміну в котлоагрегаті вважається закінченим і знайдені температури остаточними .

Уточнюються з урахуванням набутого значення температури газів втрати тепла, що йдуть, з газами, що йдуть, к.к.д. котлоагрегату і витрата палива, по розрахунковому значенню температури гарячого повітря і одержаній раніше температурі газів на виході з топки - теплосприйняття промінеприймаючих поверхонь, віднесене до I кг (1м³) палива.

Потім визначається розрахункова нев'язність теплового балансу агрегату:

;

де Q_п, Q_б, Q_пп, Q_ек, - кількості тепла, сприйняте промінесприймаючими поверхнями топки, котельними пучками, первинним перегрівачем і економайзером; у формулу підставляються значення, визначені з рівняння балансу.

При правильному виконанні розрахунку, величина незв’язності не повинна перевищувати 0,5%

Якщо температура газів, що йдуть, відрізняється від прийнятої на початку розрахунку більш ніж на ±10°С або розбіжність між прийнятим і розрахунковим значеннями температури гарячого повітря більше ±40°С, розрахунок необхідно повторити. Для цього задаються новими значеннями температур газів, що йдуть, і гарячого повітря, рівними знайденим з першого розрахунку, або близькими. ним, залежно від одержаної при першому розрахунку розбіжності цих величин.

Якщо розбіжність значень температури газів, що йдуть, прийняті при першому і другому наближеннях, приводять до зміни розрахункової витрати палива не більше ніж на 2%, коефіцієнти теплопередачі конвективних поверхонь нагріву при другому, наближенні не перераховуються: уточнюються тільки температура і температурні натиски і теплосприймання по всьому тракту.