Курсовая работа: Расчет установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи
или
где Н1
и H2 - энтальпия дымовых газов при температуре входа и выхода
из КУ соответственно, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кДж/кг;
В - расход топлива, кг/с;
h1 и h2 - удельные энтальпии дымовых
газов, кДж/кг,
 Вт.
Тепловой поток,
воспринятый водой, Вт:
где ηку
- коэффициент использования теплоты в КУ; ηку= 0,97;
Gn - паропроизводительность, кг/с;
hквп - энтальпия насыщенного водяного
пара при температуре выхода, кДж/кг;
hнв - энталыгая питательной воды, кДж/кг,
 Вт.
Количество водяного пара,
получаемого в КУ, определим по формуле:
 кг/с.
Тепловой поток,
воспринятый водой в зоне нагрева:
где hкв
- удельная энтальпия воды при температуре испарения, кДж/кг;
 Вт.
Тепловой поток,
предаваемый дымовыми газами воде в зоне нагрева (полезная теплота):
где hx – удельная энтальпия дымовых газов
при температуре tx, отсюда:
 кДж/кг.
Значение энтальпии
сгорания 1 кг топлива:
 кДж/кг.
По рис. 1 температура
дымовых, соответствующая значению Hx = 5700,45 кДж/кг :
tx = 270 °С.
Средняя разность
температур в зоне нагрева:
 °С.
270 дымовые газы 210 С
учетом индекса противоточности:
  °С.
187 вода 60
Площадь поверхности
теплообмена в зоне нагрева:
где Кф
– коэффициент теплопередачи;
 м2.
Средняя разность
температур в зоне испарения:
 °С.
320 дымовые газы 270 С
учетом индекса противоточности:
  °С.
187 водяной пар 187
Площадь поверхности
теплообмена в зоне нагрева:
где Кф
– коэффициент т6плопередачи;
 м2.
Суммарная площадь
поверхности теплообмена:
F = Fн + Fu,
F = 22,6 + 80 = 102,6 м2.
В соответствии с ГОСТ
14248-79 выбираем стандартный испаритель с паровым пространством со следующими
характеристиками:
диаметр кожуха, мм 1600
число трубных пучков 1
число труб в одном пучке 362
поверхность теплообмена,
м2 170
площадь сечения одного
хода
по трубам, м2 0,055
4. Тепловой баланс
воздухоподогревателя
Атмосферный воздух с
температурой t°в-х поступает в аппарат, где
нагревается до температуры tхв-х за
счет теплоты дымовых газов.
Расход воздуха, кг/с
определяется исходя их необходимого количества топлива:
где В - расход
топлива, кг/с;
L - действительный расход воздуха для
сжигания 1 кг топлива, кг/кг,
 кг/с.
Дымовые газы, отдавая
свою теплоту, охлаждаются от tдгЗ = tдг2 до
tдг4.
Тепловой поток, отданный
дымовыми газами, Вт:
 =
где H3
и H4 - энтальпии дымовых газов при температурах tдг3
и tдг4 соответственно, кДж/кг,
 Вт.
Тепловой поток,
воспринятый воздухом, Вт:
где св-х
- средняя удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг К);
0,97 - КПД
воздухоподогревателя,
 Вт.
Конечная температура
воздуха (tхв-х) определяется из уравнения
теплового баланса:
 К.
5. Тепловой баланс
КТАНа
После
воздухоподогревателя дымовые газы поступают в контактный аппарат с активной
насадкой (КТАН), где их температура снижается от tдг5 = tдг4
до температуры tдг6 = 60 °С.
Съем теплоты дымовых
газов осуществляется двумя раздельными потоками воды. Один поток вступает в
непосредственный контакт с дымовыми газами, а другой обмени-вается с ними
теплотой через стенку змеевика.
Тепловой поток, отданный
дымовыми газами, Вт:
 
где H5
и H6 - энтальпии дымовых газов при температуре tдг5
и tдг6 соответственно, кДж/кг,
 Вт.
Количество охлаждающей
воды (суммарное), кг/с, определяется из уравнения теплового баланса:
где η - КПД КТАНа,
η=0,9,
 кг/с.
Тепловой поток,
воспринятый охлаждающей водой, Вт:
где Gвода
- расход охлаждающей воды, кг/с:
свода - удельная теплоемкость воды, 4,19
кДж/(кг К);
tнвода и tквода
- температура воды на входе и выходе из КТАНа соответственно,
 Вт.
6. Расчет коэффициента полезного
действия теплоутилизационной установки
При определении величины
КПД синтезированной системы (ηту) используется
традиционный подход.
Расчет КПД
теплоутилизационной установки осуществляется по формуле:
7. Эксергетическая
оценка системы «печь - котел-утилизатор»
Эксергетический метод
анализа энерготехнологических систем позволяет наиболее объективно и
качественно оценить энергетические потери, которые никак не выявляются при
обычной оценке с помощью первого закона термодинамики. В качестве критерия
оценки в рассматриваемом случае используется эксергетический КПД, который
определяется как отношение отведенной эксергии к эксергии подведенной в
систему:
где Еподв
- эксергия топлива, МДж/кг;
Еотв - эксергия, воспринятая потоком
водяного пара в печи и котле-утилизаторе.
В случае газообразного
топлива подведенная эксергия складывается из эксергии топлива (Еподв1)
и эксергии воздуха (Еподв2):
 кДж/кг;
где Нн
и Но - энтальпии воздуха при температуре входа в топку
печи и температуре окру-жающей среды соответственно, кДж/кг;
То - 298 К (25 °С);
ΔS - изменение энтропии воздуха,
кДж/(кг К).
В большинстве случаев
величиной эксергии воздуха можно пренебречь, то есть:
 кДж/кг.
Отведенная эксергия для
рассматриваемой системы складывается из эксергии, воспринятой водяным паром в
печи (Еотв1), и эксергии, воспринятой водяным паром в КУ (Еотв2).
Для потока водяного пара,
нагреваемого в печи:
 Дж/кг.
где G - расход
пара в печи, кг/с;
Нвп1 и Нвп2 - энтальпии
водяного пара на входе и выходе из печи соответственно, кДж/кг;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
