Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова
КАФЕДРА СУДОСТРОЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «судовые парогенераторы»
Направление подготовки 26.03.02 – «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры», профиль «Судовые машины и механизмы»
Тема: «Тепловой расчет судовых вспомогательных парогенераторов»
Выполнил: Русаков Е. Н.
студент гр. СМ-31
Проверил: Доцент Мельник О.В.
Санкт-Петербург
2016 г.
Содержание
Введение 3
1 Определение объема продуктов сгорания 4
2 Построение диаграммы «энтальпия – температура» для продуктов сгорания 5
3 Предварительный тепловой баланс парогенератора 7
4 Компоновка и тепловой расчет топки 11
4.1 Данные к расчету теплообмена в топке 11
4.2. Компоновка топки 13
4.3 Расчет теплообмена в топке 14
5 Компоновка и тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева. 16
5.1 Последовательность расчета 16
5.2 Определение коэффициентов теплопередачи 16
5.3 Коэффициенты теплоотдачи конвекцией 17
5.4 Коэффициенты теплоотдачи излучением 17
5.5 Температурный напор 18
6 Компоновка и тепловой расчет конвективных парообразующих 18
поверхностей нагрева 18
7 Компоновка и методика теплового расчета пароперегревателя 21
8 Компоновка и тепловой расчет экономайзера 24
Введение
Парогенератором называется агрегат, предназначенный для получения насыщенного или перегретого водяного пара с давлением выше атмосферного. Источником теплоты, необходимой для парообразования, может служить химическая энергия сжигаемого топлива или энергия расщепления ядер тяжелых элементов Парогенераторы можно разделить на вспомогательные и главные. Вспомогательные предназначенны для обеспечения паром вспомогательных механизмов и общесудовых нужд (отопление, приготовление пищи и кипяченой воды), называются вспомогательными. А главные вырабатывают пар для главного судового двигателя, то есть на паровую машину или турбину.
1 Определение объема продуктов сгорания
По заданной марке топлива из табл. 1 определяется его элементарный состав.
Расчет начинается с определения объема сухого воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, по формуле, м3/кг
Талица 1 - Расчетные характеристики жидких топлив
Топливо |
Элементарный состав, % |
Низшая теплота сгорания, кДж/кг |
||||||||||
Cp |
Hp |
(Np+0p)* |
|
Aр |
Wp |
|||||||
Мазут 40 малосернистый |
86 |
10,70 |
0,68 |
0,47 |
0,15 |
2 |
39800 |
|||||
=0,0889*(86+0,375*0,47)
+0,267*10,70-0,0333*86 = 7,65 м3/кг
где Cр, Нр, , и 0р - процентное содержание элементов в топливе:
Действительное количество воздуха, подаваемого в топку в расчете на 1 кг топлива, м3/кг
=
1,2*7,65 = 9,18 м3/кг
где – коэффициент избытка воздуха.
Объем продуктов полного сгорания 1 кг топлива, Vг, определяется как сумма парциальных объемов следующих газов, м3/кг
=
1,6+1,654+9,8+0,457 = 10,57 м3/кг
Объем этих газов также определяется вместе, как сумма объемов двух указанных компонентов продуктов сгорания, м3/кг
=
0,0187(86+0,375*0,47) = 1,6 м3/кг
Парциальный объем водяных паров определяется из выражения, м3/кг
=
0,112*10,70+0,0124*2+1,24*0,03+1,6*0,01*9,18 = 1,4 м3/кг
П арциальные объемы азота и избыточного кислорода определяются из выражений, м3/кг
=
0,79*1,2*7,65 = 7,25 м3/кг
=
0,21(1,2-1)7,65 = 0,32 м3/кг
По парциальным объемам компонентов продуктов сгорания определяются их объемные доли
=
=
Суммарная объемная доля трехатомных газов
=
0,12+0,10 = 0,22
2 Построение диаграммы «энтальпия – температура» для продуктов сгорания
Таблица 2 – Средние изобарные объемные теплоемкости компонентов
продуктов сгорания, кДж/(м3К)
Температура, C |
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 |
1,5495 |
1,6599 |
Таблица 3 - расчеты для построения диаграммы “Iг –”
Температура |
1,6 |
1,4 |
7,25 |
0,32 |
Ig |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0 |
1,7132 |
2,7411 |
1,4730 |
2,4363 |
1,3060 |
12,7988 |
1,3130 |
0,6000 |
0 |
||||
200 |
1,8077 |
2,8923 |
1,5230 |
2,5190 |
1,3261 |
12,9958 |
1,3445 |
0,6144 |
3804,316 |
||||
400 |
1,9021 |
3,0434 |
1,5729 |
2,6016 |
1,3563 |
13,2917 |
1,3761 |
0,6289 |
7826,222 |
||||
600 |
1,9967 |
3,1947 |
1,6230 |
2,6844 |
1,3724 |
13,4495 |
1,6070 |
0,7344 |
12037,85 |
||||
800 |
2,0910 |
3,3456 |
1,6726 |
2,7665 |
1,3946 |
13,6671 |
1,4392 |
0,6577 |
16349,5 |
||||
1000 |
2,1655 |
3,4648 |
1,7226 |
2,8492 |
1,4167 |
13,8837 |
1,4707 |
0,6721 |
20869,75 |
||||
1200 |
2,2600 |
3,6160 |
1,7726 |
2,9319 |
1,4366 |
14,0787 |
1,5022 |
0,6865 |
25575,68 |
||||
1400 |
2,3744 |
3,7990 |
1,8227 |
3,0147 |
1,4610 |
14,3178 |
1,5338 |
0,7009 |
30565,55 |
||||
1600 |
2,4669 |
3,9470 |
1,8727 |
3,0974 |
1,4831 |
14,5344 |
1,5653 |
0,7153 |
35670,73 |
||||
1800 |
2,5633 |
4,1013 |
1,9226 |
3,1800 |
1,5053 |
14,7519 |
1,5969 |
0,7298 |
40973,37 |
||||
2000 |
2,6576 |
4,2522 |
1,9726 |
3,2627 |
1,5274 |
14,9685 |
1,6264 |
0,7433 |
46453,25 |
||||
2200 |
2,7523 |
4,4037 |
2,0226 |
3,3454 |
1,5495 |
15,1851 |
1,6599 |
0,7586 |
52124,02 |
||||
диаграмма “Iг –”