Теловой расчет и эксергетический анализ парагенераторов химимической технологии

,

 

.

 

 

3. 3. 4    Часовой расход условного топлива

 

а)   с воздухоподогревателем

,

 

.

 

б)   без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 4    УПРОЩЕННЫЙ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ  БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

 

3. 4. 1    Эксергия топлива с достаточной для приближенных практических расчетов точностью может быть принята равной низшей теплоте сгорания топлива

,

.

 

3. 4. 2    Эксергия теплоты продуктов сгорания топлива, образующихся в топке котла

  а)   с воздухоподогревателем

,

 

.

 

где - температура окружающего воздуха, ;

- калориметрическая температура  горения,  ;

 

б)    без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

3. 4. 3    Потери при адиабатном горении (без учета потери эксергии за счет теплообмена топки с окружающей средой)

а)   с воздухоподогревателем

,

 

.

 

б)   без воздухоподогревателя

,

 

.

или в %

 

а)    с воздухоподогревателем

 

,

 

.

 

 

б)    без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

3. 4. 4    Определяем уменьшение эксергия продуктов сгорания за счет                 

теплообмена в нагревательно –  испарительной части котла.

а)   с воздухоподогревателем

 

,

 

.

 

б)    без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

3. 4. 5    Приращение эксергии в процессе превращения воды в перегретый пар

 

S_пп=6,5460       S_пв=0,7026

 

а)    с воздухоподогревателем

 

,

 

.

 

б)    без воздухоподогревателя

 

 

 

.

 

или в %

 

а)    с воздухоподогревателем

 

,

 

.

 

б)    без воздухоподогревателя

,

 

.

 

где - удельная энтропия перегретого пара и питательной воды, определяются по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара

 

3. 4. 6    Потеря эксергии от теплообмена по водопаровому тракту

а)   с воздухоподогревателем

 

,

 

 

б)  без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

или в %

 

 

а)    с воздухоподогревателем

 

,

 

                                      .

 

б) без воздухоподогревателя

 

,

 

.

 

3. 4. 7    Уменьшение эксергии продуктов сгорания за счет теплообмена в воздухоподогревателе

,

.

 

3. 4. 8    Увеличение эксергии воздуха в воздухоподогревателе

 

,

.

 

3. 4. 9    Потеря эксергии за счет теплообмена в воздухоподогревателе

 

,

 

.

или в %

,

 

.

 

3. 4. 10    Составим эксергетический баланс котельного агрегата и определим эксергию уходящих газов

а)    с воздухоподогревателем

 

,

Отсюда

 

.

 

б)  без воздухоподогревателя    

                                                                                

                                   ,

.

 

 

Отсюда

,

 

.

 

или в %

 

а)   с воздухоподогревателем

,

 

.

 

б.    без воздухоподогревателя

,

 

.

 

3. 4. 11    Определим среднетермодинамическую температуру при теплоподводе

 

,

 

.

 

3. 4. 12    Эксергетический КПД котельного агрегата, оценим через среднетермодинамическую температуру при тепловоде

 

а)    с воздухоподогревателем

,

 

.

б)   без воздухоподогревателя

,

 

.

 

 

 

4    ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА – УТИЛИЗАТОРА                                              

4. 1    Расход газов через котел – утилизатор

 

,

 

                                          .

 

где - объем газов;

- часовой расход топлива без  воздухоподогревателя;

По расходу газов через котел  – утилизатор выбираем по каталогу его тип – КУ-16.

; ;  ;

где - наружный диаметр дымогарных труб;

- внутренний диаметр дымогарных  труб;

- число дымогарных труб;

 

4. 1. 2 Определяем среднюю температуру продуктов сгорания в котле – утилизаторе

,

 

.

 

4. 1. 3    Выписываем теплофизические свойства продуктов сгорания при

                                  

 

                                   

 

 

                      

4. 1. 4    Вычисляем площадь поперечного (“живого”) сечения дымогарных труб

 

,

 

.

 

4. 1. 5    Определяем скорость газов в дымогарных трубах

 

 

 

,

 

.

 

Условие выполняется, так как рекомендуемая  скорость газов от до .

По скорости газов в дымогарных трубах выбираем котел утилизатор. В данном случае нам подходит котел - утилизатор КУ-16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 2    РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА КОТЛА – УТИЛИЗАТОРА

4. 2. 1 Коэффициент теплоотдачи газов к стенкам дымогарных труб.

 

,

 

.

 

где и - поправочные коэффициенты;                                                              

- при охлаждении;

 

4. 2. 2 Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы испарительной части котла – утилизатора

 

,

.

 

где - коэффициент загрязнения поверхности нагрева;

 

4. 2. 3 Теплота, отданная газами в котле – утилизаторе

 

,

 

.

 

4. 2. 4    Выписываем из технической характеристики котла – утилизатора параметры получаемого пара (перегретого), питательной воды и давление в котле утилизаторе

 

;    ;    ;

где - температура перегретого пара;

- температура питательной воды;

- давление в котле – утилизаторе;

 

 

4. 2. 5    Из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара определяем параметры пара при и ; и питательной воды при и ;

      

 

4. 2. 6    Паропроизводительность котла – утилизатора при 5% потерях теплоты в окружающую среду в случае получения перегретого пара

 

,

 

.

4. 2. 7    Температура газов на входе в нагревательный участок определяется из теплового баланса последнего

 

,

 

Отсюда

,

 

.

 

где - КПД котла – утилизатора,  ;

- теплоемкость воды, равная  ;

 

4. 2. 8    Температура газов на выходе из участка перегрева определяется по уравнению теплового баланса участка (при получении перегретого пара)

 

,

Отсюда

,

 

.

 

 

4. 2. 9    Средний температурный напор

 

а)  нагревательного участка

,

 

.

 

б)    испарительного участка

 

,

 

.

в)   участка перегрева     

                                                                                              

,

 

 

.

 

 

4. 2. 10    Поверхность нагрева котла – утилизатора

 

а)    нагревательного участка

 

,

 

.

 

б)    испарительного участка

,

 

.

 

где - теплота парообразования, определяется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения пара при ;

 

в)    участка перегрева

,

 

.

 

4. 2. 11    Общая поверхность нагрева котла – утилизатора

 

,

 

.

 

4. 2. 12 Длина труб

,

 

.

 

где - число котлов – утилизаторов;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 2. 13    Строим график изменения температур вдоль поверхности нагрева котла – утилизатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ  РАБОТЫ КОТЛА – УТИЛИЗАТОРА

4.3.1    Уменьшение эксергии продуктов сгорания в котле – утилизаторе

            

,

 

.

 

4. 3. 2    Приращение эксергии пара, образующегося в котле – утилизаторе

а.    в случае получения перегретого пара

 

,

 

 

.

 

4. 3. 3    Потери эксергии в котле – утилизаторе

 

,

 

.

 

4. 3. 4    Эксергетический КПД котла – утилизатора

 

,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 4    Графическая  зависимость по исследовательской  задаче

 

Используя - диаграмму продуктов сгорания построить зависимость влияния температуры подогрева воздуха в воздухоподогревателе на калориметрическую температуру горения топлива , приняв шаг изменения равным и .

Примем  . По - диаграмме продуктов сгорания топлива находим значения в зависимости от

 

Составим таблицу

 

 

	0	100	200	300	400	500	600	700
	1760	1768	1833	1899	1969	2040	2105	2178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ  СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА С КОТЛОМ – УТИЛИЗАТОРОМ

 

4. 5. 1    Составляем эксергетический  баланс котельного агрегата без  воздухоподогревателя, но с котлом  – утилизатором

.

 

,

 

.

 

или в %

,

 

.

 

При использовании котельного агрегата с воздухоподогревателем, эксергия уходящих газов составляет или - меньше, чем при использовании котла – утилизатора, т.е. работа совершаемая уходящими газами в процессе, в первом случае меньше.