- •Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок
- •Судовые паровые котлы
- •Введение
- •Предисловие
- •Глава 1. Назначение, принцип действия и устройство судовых паровых котлов
- •1.1. Назначение, принцип действия и место парового котла в составе судовой энергетической установки
- •1.2. Классификация и основные характеристики паровых котлов
- •1.3. Общее устройство котлов
- •Глава 2. Топливо и продукты сгорания
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Состав и рабочая масса топлива
- •2.3. Теплота сгорания топлива
- •2.4. Характеристики жидкого топлива
- •2.5. Прием, хранение и сжигание топлива
- •2.6. Общие сведения о горении топлива
- •2.7. Теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива
- •2.8. Расчет объемов продуктов сгорания топлива
- •2.9. Энтальпия продуктов сгорания
- •2.10. Организация топочного процесса
- •2.11. Принцип действия и конструкции форсунок и воздухонаправляющих устройств
- •2.12. Дистанционное управление топочным устройством
- •Глава 3. Эффективность использования теплоты топлива и основы теплового расчета парового котла
- •3.1. Тепловой баланс парового котла
- •3.2. Полезно используемая теплота и к. П. Д. Парового котла
- •3.3. Тепловые потери
- •3.4. Теплообмен в паровом котле
- •3.5. Пример теплового расчета вспомогательного парового котла
- •Последовательность выполнения теплового расчета вспомогательного котла
- •Средние изобарные объемные теплоемкости воздуха и газов
- •К определению энтальпии продуктов сгорания
- •Глава 4. Основы аэро- и гидродинамики паровых котлов
- •4.1. Аэродинамика потока в газовоздушном тракте
- •4.2. Определение аэродинамических сопротивлений при движении воздуха и газов
- •4.3. Определение мощности котельного вентилятора
- •4.4. Естественная циркуляция
- •4.5. Основы и методика расчета циркуляции
- •4.6. Показатели надежности циркуляции
- •Глава 5. Водный режим паровых котлов
- •5.1. Водоподготовка
- •Показатели качества воды для судовых паровых котлов
- •5.2. Методы предотвращения накипеобразования и коррозии
- •Глава 6. Материалы и основы расчета прочности паровых котлов
- •6.1. Выбор материала котлов
- •6.2. Расчет прочности основных элементов парового котла
- •Глава 7. Конструкция основных элементов паровых котлов
- •7.1. Корпус парового котла
- •7.2. Пароперегреватели, экономайзеры, пароохладители, воздухоподогреватели, сажеобдувочные устройства
- •7.3. Каркас, обшивка, опоры парового котла
- •7.4. Арматура и контрольно-измерительные приборы
- •Глава 8. Теплотехнические испытания и обслуживание паровых котлов
- •8.1. Цель и виды теплотехнических испытаний
- •8.2. Обслуживание паровых котлов
- •8.3. Основные неисправности и средства защиты паровых котлов
- •8.4. Техника безопасности при обслуживании паровых котлов
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Судовые паровые котлы
3.5. Пример теплового расчета вспомогательного парового котла
Рассмотрим порядок выполнения теплового расчета судового вспомогательного котла с естественной циркуляцией на мазутном отоплении. Целью теплового расчета является определение конструктивных размеров расчетной площади теплопередающих поверхностей нагрева, обеспечивающих требуемую паропроизводительность при заданных параметрах пара, питательной воды и топлива. Одновременно с этим в задачу расчета входит определение расхода топлива, воздуха и газообразных продуктов сгорания, необходимых для выбора вспомогательных механизмов, обслуживающих котел (вентилятора, топливного насоса, форсунок и др.).
Тепловой расчет основан на теоретическом материале, изложенном в гл. 2 и 3, который рекомендуется тщательно проработать перед выполнением теплового расчета котла.
Общий вид вспомогательного парового котла, подлежащего расчету, показан на рис. 3.14. У котла нет пароперегревателя, воздухоподогревателя и экономайзера. Он имеет парообразующую поверхность нагрева и предназначен для производства влажного пара в количестве , кг/с.
Рис. 3.14. Схема вспомогательного парового котла |
Тепловой расчет котла удобно разбить на четыре этапа.
1-й этап: определение объемов воздуха и продуктов сгорания топлива и построение диаграммы . На этом этапе по заданному составу топлива определяют теоретический объем воздуха , необходимый для полного сжигания 1 кг топлива, и объем образующихся при горении топлива газообразных продуктов сгорания (дымовых газов): , , . Полученные данные используются для расчета энтальпии продуктов сгорания I в зависимости от температуры и коэффициента избытка воздуха . По результатам расчетов энтальпииI, выполненным в интервале температур от 0 до 2200°С (через каждые 100°С), строят график зависимости I = ƒ(), называемый диаграммой «температура – энтальпия» (). Полученная диаграмма используется на 3-м и 4-м этапах.
2-й этап: определение расхода топлива и величин, необходимых для расчета топки. По заданной паропроизводительности , параметрам пара и питательной воды , , , параметрам топлива и заданному к. п. д. котла ц определяют расход топлива В на номинальном режиме работы котла (то есть режиме полной или 100%-ной нагрузки). Здесь же находят величины для теплового расчета топки. Необходимые для расчетов параметры воды и пара принимают по графику, представленному на рис. 3.15.
3-й этап: тепловой расчет топки. По конструктивным размерам, снятым с эскиза спроектированной топки (облучаемая длина труб экрана и притопочного пучка ), и принятой длине топки находят лучевоспринимающую парообразующую поверхнотъ нагрева топки . Затем по формуле (3.24) вычисляют топочный критерий Больцмана Во и по формуле (3.25) рассчитывают безразмерную температуру газов, покидающих топку , а по ней значения температуры и . В конце определяют количество лучистой теплоты , воспринятой в топке.
4-й этап: тепловой расчет конвективного парообразующего пучка труб. По размерам, снятым с предварительно спроектированного парообразующего пучка труб, определяют живое сечение для прохода газов в пучке , скорость движения газов ,
Таблица 3.1