2. Визначення розмірів поперечного перерізу та площі паротвірної поверхні нагріву утилізаційного котла. Побудова ескізу поперечного перерізу утилізаційного котла
Початкові дані до розрахунку вибираємо з табл. 3:
тип утилізаційного котла − вертикально-газотрубний;
форма поперечного перерізу − циліндрична;
розміщення труб у пучку − за вершинами рівнобічного трикутника;
геометрія трубного пучка: зовнішній діаметр труб d = 0,038 мм; товщина труб = 0,003 мм; крок труб s = 0,052 мм;
швидкість газів wг = 28 м/с.
Теплова потужність паротвірної поверхні:
кВт
Середня температура випускних газів у пучку
°С.
Теплофізичні властивості газів при 200 °С і 300 °С вибираємо з табл. 6Д, а для середньої температури газів у пучку 270 °С розраховуємо методом лінійної інтерполяції:
м2/с;
Вт/(м·К);
.
Внутрішній діаметр труб
м.
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від газів до труб
=
=
=
= 83,88 Вт/(м2·К)
Коефіцієнт теплопередачі (приймаємо = 0,7)
=0,7·83,88=58,7 Вт/(м2·К).
Середній температурний напір
°С,
де температуру насиченої пари знаходимо з табл. 5Д за заданим тиском пари р = 0,6 МПа: = 158,8 °C.
Поверхня нагріву паротвірної поверхні утилізаційного котла
м2.
Площа живого перерізу для проходу газів
=
м2.
Кількість труб одного ходу
=
= 248,9.
Приймаємо = 250.
Довжина труб (приймаємо кількість ходів газів і = 1)
=
=
2,15
м.
З урахуванням висоти парового простору приймаємо = 2,5 м.
Внутрішній діаметр циліндричного кожуху газотрубного котла
=
0,95 м.
Ескіз поперечного перерізу котла наведений на рис.6.
3. Визначення газового опору трубного пучка утилізаційного котла
Коефіцієнт опору тертя (приймаємо середнє значення абсолютної шорсткості внутрішньої поверхні труб = 0,2·10-3 м)
=
= 0,032.
Густина газів при їх середньоарифметичній температурі
=
=
= 0,65
кг/м3.
Опір тертя труб котла
=
= 637 Па.
Рис. 6. Ескіз поперечного перерізу утилізаційного котла
Додаток
Таблиця 1Д. Елементарний склад рідких палив ДВЗ, %
Паливо |
Сг |
Нг |
(Nг+ Ог)* |
|
Ар |
Wр |
моторне |
86,5 |
12,6 |
0,5 |
0,4 |
0,05 |
1,5 |
дизельне |
86,3 |
13,3 |
0,1 |
0,3 |
0,01 |
0 |
* − для розрахунків приймати як кисень
Таблиця 2Д. Перевідні коефіцієнти для перерахунку з заданої
маси палива на шукану
Задана маса |
Робоча |
Горюча |
Робоча |
1 |
|
Горюча |
|
1 |
Таблиця 3Д. Середні ізобарні об’ємні теплоємності газів і повітря, кДж/(м3·К)
Температура , оС |
Гази |
Водяна пара |
Вологе повітря |
|
|
|
|
|
|
0 |
1,60 |
1,30 |
1,50 |
1,32 |
100 |
1,70 |
1,30 |
1,51 |
1,32 |
200 |
1,79 |
1,30 |
1,52 |
1,33 |
300 |
1,86 |
1,31 |
1,55 |
1,34 |
400 |
1,93 |
1,32 |
1,57 |
1,35 |
Таблиця 4Д. Ентальпія живильної води, кДж/кг, в залежності від температури і тиску
Температура, °С |
Тиск, МПа |
||||
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
40 |
167,9 |
167,9 |
167,9 |
167,9 |
167,9 |
45 |
188,8 |
188,9 |
188,9 |
188,9 |
188,9 |
50 |
209,7 |
209,8 |
209,8 |
209,8 |
209,8 |
55 |
230,6 |
230,7 |
230,7 |
230,7 |
230,7 |
60 |
251,5 |
251,6 |
251,6 |
251,6 |
251,6 |
Таблиця 5Д. Тиск р, МПа, температура t, °C, ентальпія i, кДж/кг, води і пари на лінії насичення
р |
t |
Вода |
Пара |
|
|
||
0,5 |
151,9 |
640,1 |
2748,5 |
0,6 |
158,8 |
670,4 |
2756,4 |
0,7 |
165,0 |
697,1 |
2762,9 |
0,8 |
170,4 |
720,9 |
2768,4 |
0,9 |
175,4 |
742,6 |
2773,0 |
Таблиця 6Д. Коефіцієнт теплопровідності λ, Вт/(м·К), коефіцієнт кінематичної в’язкості ν, м2/с, та число Прандтля Pr випускних газів в залежності від температури
Температура , оС |
λ·102 |
ν·106 |
Pr |
100 |
3,13 |
20,8 |
0,7 |
200 |
4,12 |
31,6 |
0,67 |
300 |
4,84 |
43,9 |
0,65 |
400 |
5,70 |
57,8 |
0,64 |