ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Государственный университет морского и речного флота
имени адмирала С.О. Макарова»
(ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»)
Институт водного транспорта
Кафедра теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания
Направление подготовки 26.03.02
Курсовой проект по дисциплине «Судовые парогенераторы»
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СУДОВОГО ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА
Вариант №1
Пояснительная записка
Студент Якуньков Ё. Ж.
группа СМ-31
Руководитель Мильрат О.В.
доцент кафедры Судостроения и энергетических установок, к.т.н., ученое звание доцент
Санкт-Петербург 2020
Содержание
Введение 3
1 Определение объёма продуктов сгорания 4
2 Построение диаграммы «» 6
3 Предварительный тепловой баланс парогенератора 9
4 Расчет топочной камеры 12
4.1 Определение геометрических размеров топки 12
4.2 Тепловой расчет топки 13
5 Компоновка газотрубного парогенератора типа КОВ 15
6 Расчет конвективного пучка 17
7 Компоновка и тепловой расчет экономайзера 20
Заключение 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 23
Введение
Парогенератором называется агрегат, предназначенный для получения, насыщенного или перегретого водяного пара с давлением выше атмосферного. Он вместе с обслуживающими его устройствами называют парогенераторной установкой или парогенераторным агрегатом. Парогенераторы, предназначенные для обеспечения паром вспомогательных механизмов и общесудовых нужд, называются вспомогательными.
Судовые вспомогательные парогенераторы разделяются на водотрубные и огнетрубные. Водотрубными называются парогенераторы, у которых внутри трубок циркулирует вода, а снаружи трубки омываются газами; эти трубки называются водогрейными. У огнетрубных парогенераторов внутри трубок проходят горячие газы, а снаружи трубки омываются водой; эти трубки называются дымогарными. Водотрубные и огнетрубные парогенераторы бывают с горизонтальным и вертикальным расположением трубок. По роду циркуляции воды различают парогенераторы с естественной и принудительной циркуляцией. Парогенераторы, имеющие элементы водотрубного и огнетрубного парогенераторов, называются комбинированными.
1 Определение объёма продуктов сгорания
По заданной марке топлива определяю его элементарный состав [1].
Таблица 1.1
Расчетная характеристика жидкого топлива
Топливо |
Элеметарный состав, % |
Низшая теплота сгорания, кДж/кг
|
|||||
|
|
(Np+Op)* |
|
|
Wp |
||
ДТ |
85,17 |
12,41 |
0,49 |
0,38 |
0,05 |
1,5 |
41400 |
*) для расчетов принимаю как кислород
Расчет определения объёма сухого воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива
;
Действительное количество воздуха, подаваемого в топку в расчете на 1 кг топлива, м3/кг:
где α – коэффициент избытка воздуха.
У автономных вспомогательных
парогенераторов, работающих на полной
нагрузке, α = 1,1
1,3
(принимаю α = 1,2).
Определяем объём продуктов полного сгорания 1 кг топлива, высчитываемого по формуле:
Для этого необходимо определить объёмы компонентов продуктов сгорания.
или
Примем
и
,
тогда:
Тогда:
По парциальным объёмам компонентов продуктов сгорания определяем их объёмные доли
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов:
2 Построение диаграммы « »
При выполнении теплового расчета
парогенератора удобно определять
энтальпию продуктов сгорания
по температуре и температуру продуктов
сгорания (
)
по их энтальпии с помощью диаграммы
«
»,
которая представляет собой зависимость
при
.
При построении такой зависимости
энтальпия рассчитывается для температур
в диапазоне от 0 до 2200
через каждые
по формуле, кДж/кг:
где
,
,
,
−
средние изобарные объёмные теплоёмкости
компонентов продуктов сгорания в
интервале температур от 0 до 2200
,
кДж/(м3
К)
(см. табл. 2.1);
температура
продуктов сгорания,
.
Результаты расчетов свожу в таблицу (см. табл. 2.2) и по ней строю диаграмму « », принимая следующий масштаб: 1 мм – 200 кДж/кг, 1 мм – 10 .
Таблица 2.1
Средние изобарные объёмные теплоёмкости компонентов продуктов сгорания, кДж/(м3 К)
Температура, |
Газы |
|||
RO2 |
H2O |
N2 |
O2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0 |
1,7132 |
1,4730 |
1,3060 |
1,3130 |
200 |
1,8077 |
1,5230 |
1,3261 |
1,3445 |
400 |
1,9021 |
1,5729 |
1,3563 |
1,3761 |
600 |
1,9967 |
1,6230 |
1,3724 |
1,4070 |
800 |
2,0910 |
1,6726 |
1,3946 |
1,4392 |
1000 |
2,1655 |
1,7226 |
1,4167 |
1,4707 |
1200 |
2,2600 |
1,7726 |
1,4366 |
1,5022 |
1400 |
2,3744 |
1,8227 |
1,4610 |
1,5338 |
1600 |
2,4669 |
1,8727 |
1,4831 |
1,5653 |
1800 |
2,5633 |
1,9226 |
1,5053 |
1,5969 |
2000 |
2,6576 |
1,9726 |
1,5274 |
1,6264 |
2200 |
2,7523 |
2,0226 |
1,5494 |
1,6599 |
Таблица 2.2
Таблица расчетов для построения диаграммы « »
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
1,7132 |
2,7331 |
1,4730 |
2,3825 |
1,3060 |
13,4722 |
1,3130 |
0,6001 |
0 |
200 |
1,8077 |
2,8839 |
1,5230 |
2,4634 |
1,3261 |
13,6795 |
1,3445 |
0,6145 |
3928,25 |
400 |
1,9021 |
3,0345 |
1,5729 |
2,5441 |
1,3563 |
13,9910 |
1,3761 |
0,6289 |
8079,4135 |
600 |
1,9967 |
3,1854 |
1,6230 |
2,6251 |
1,3724 |
14,1571 |
1,4070 |
0,6430 |
12366,4141 |
800 |
2,0910 |
3,3359 |
1,6726 |
2,7053 |
1,3946 |
14,3861 |
1,4392 |
0,6577 |
16868,0629 |
1000 |
2,1655 |
3,4547 |
1,7226 |
2,7862 |
1,4167 |
14,6141 |
1,4707 |
0,6721 |
21527,1748 |
1200 |
2,2600 |
3,6055 |
1,7726 |
2,8671 |
1,4366 |
14,8194 |
1,5022 |
0,6865 |
26374,1803 |
1400 |
2,3744 |
3,7880 |
1,8227 |
2,9481 |
1,4610 |
15,0711 |
1,5338 |
0,7010 |
31511,4342 |
1600 |
2,4669 |
3,9356 |
1,8727 |
3,0290 |
1,4831 |
15,2991 |
1,5653 |
0,7154 |
36766,3675 |
1800 |
2,5633 |
4,0893 |
1,9226 |
3,1097 |
1,5053 |
15,5281 |
1,5969 |
0,7298 |
42222,4729 |
2000 |
2,6576 |
4,2398 |
1,9726 |
3,1906 |
1,5274 |
15,7560 |
1,6264 |
0,7433 |
47859,3986 |
2200 |
2,7523 |
4,3909 |
2,0226 |
3,2714 |
1,5495 |
15,9840 |
1,6599 |
0,7586 |
53690,8581 |
=
1,42,
Рисунок 2.1 – Диаграмма «Iг-ϑ»