Изменение СЭУ С. Есенин (стр. 4 из 9)
Температура наружного загрязнения стенки труб : tс.з. = ts + e × Q’п / Нп = 164,3 ОС ;
Поправочные коэффициенты для определения aк : Сz = 0,96 ; Cs = 1,05 ; Cф = 0,98 ;
Коэффициент теплоотдачи конвекцией : aн = 42,5 Вт / ( м2 × К ) ( из номограммы ) ;
Коэффициент теплоотдачи конвекцией : aк = aн × Сz × Cs × Cф = 41,98 Вт / ( м2 × К ) ( расчетный ) ;
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами : к = 4,14 1/( МПа × м ) ( из номограммы ) ;
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания : кPs = 0.0069 ( при P = 0,1 МПа ) ;
Степень черноты газового потока : a = 0,96 ( из номограммы ) ;
Коэффициент, определяющий температурный режим : Cг = 0,98 ( из графика ) ;
Коэффициент теплоотдачи излучением : aн = 25,1 Вт / ( м2 × К ) ( из номограммы ) ;
Коэффициент теплоотдачи излучением : aл = aн × a × Cг = 23,5 Вт / ( м2 × К ) ( расчетный ) ;
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке : a1 = x × aк + aл = 59,183 Вт / ( м2 × К ) ;
Коэффициент теплопередачи : кп = a1 / ( 1+ x × a1 ) = 15,7 Вт / ( м2 × К ) ;
Разность температур теплообменивающихся сред : dtб = tз.т. - ts = 798,16 ОС ( бо’льшая );
Разность температур теплообменивающихся сред : dtм = tп - ts = 1178,16 ОС (ме’ньшая) ;
Температурный напор : dtп = ( dtб - dtм ) / ( 2,3 × lg × dtб / dtм ) = 976,95 ОС ;
Количество теплоты воспринимаемое поверхностью нагрева :
Q”п = кп × Hп × dtп × (10-3 / В ) = 6.445,87 кДж / кг ;
Расчетное количество теплоты переданное в пучке : Qп = 7.300,935 кДж / кг ;
Расчетная температура газов за пучком : tп = 1086 ОС ;
Энтальпия газов за пучком : Iп = 24.940 кДж / кг ( из диаграммы I – t ) ;
2.8. Балланс по паропроизводительности и к.п.д.
Расход топлива : В = 0,025 кг / сек ;
Низшая теплота сгорания топлива : QнР = 42.700 кДж / кг ;
Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в топке : Qл =20.494,143 кДж/кг;
Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в парообразующем пучке :
Qп = 7.300,935 кДж / кг ;
Количество теплоты, переданной поверхности нагрева в сумме :
åQк = Qл + Qп = 27.795,078 кДж / кг ;
Энтальпия влажного насыщенного пара : iп = 2749 кДж/кг ;
Энтальпия питательной воды : iпв = 640 кДж/кг ;
Испарительность топлива : u = åQк / ( iп - iп.в. ) = 16,8 кг / кг ;
Паропроизводительность : Dк = u × В = 0,42 кг / сек ;
К.п.д. : hк = ( åQк / QнР ) × 100 = 85 % ;
3. Расчет питательной системы котла и выбор центробежного насоса
В состав системы входят : питательная цистерна котла, центробежный насос, фильтр очистки от примесей, датчик температуры, трубопроводы и арматура. Расчет питательной системы сводится к выбору центробежного насоса с оптимальной подачей и напором. Т.к. система работает с подпором, то устройство для вакуумного всасывания не нужно.
Производительность насоса : G = ( 2 × Dк ) / 2268 × g = 28,1 м3 / час ;
где : Qобщ = 3.374.400 кДж / кг - теплота передаваемая паром ;
g =968 кг / м3 - удельный вес конденсата при температуре ( tп.в. = 40 ОС ) ;
2.268 кДж / кг – теплота испарения пара низкого давления ;
По расчитанной производительности выбираем одноступенчатый центробежный насос 2 К-6.
где : «2» – диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз ;
«К» – консольный ;
«6» – коэффициент быстроходности, уменьщенный в 10 раз и округленный ;
Технические характеристики :
Подача : V = 30 м3 / час ;
Напор : Н = 34,5 м ;
Скорость вращения крыльчатки : n = 2900 об/мин ;
К.п.д. : h = 64 % ;
Диаметр рабочего колеса : d2 = 162 мм ;
Принципиальная схема питательной системы отражена на чертеже №3 системы парового снабжения.
4. Принципиальная схема топливной системы котла
Т.к. расход топлива устанавливаемого парового котла увеличивается на 25%, эксплуатация котла идет только во время стоянок судна ( в том числе зимней ) и во время маневров, то перерасчет автономности плавания не требуется. Более подробно это отражено в расчете экономической эффективности, где расписана продолжительность работы автономного котла во время летнего, зимнего и весенне-летнего периода в году, а также величины ходового и стояночного времени по периодам года.
Также не требуется никаких перерасчетов топливной системы начиная от расходной топливной цистерны до насоса форсунки котла.
5. Средства автоматики котла
Все средства автоматического контроля за работой котла идут в заводской комплектации и включают в себя манометры, реле давления, редукционный клапан, односторонний пропускной клапан и средства сигнализации при повышении давления.
IV. Расчет системы «пар – вода».
Данная система служит для передачи теплоты пара, получаемого в котле, воде, циркулирующей в контуре горячей воды, и обеспечивающей нужды всех потребителей. Т.к. на судне производится замена водогрейного котла паровым, то чтобы не переделывать всю систему горячей воды, необходимо установить пароводяные теплообменные аппараты и, тем самым, осуществить передачу тепла от пара воде. Расчет данной системы сводится к определению необходимой поверхности нагрева и выбору соответствующего пароводоподогревателя. Для повышения надежности, экономичности и безотказности системы нужно установить два параллельных однотипных пароводоподогревателя с одинаковыми техническими характеристиками.
Рассчитать два основных подогревателя воды на судне, которые должны подогревать воду в количестве 56.000 кг / ч от t1 = 40 ОС до t2 = 90 ОС паром с давлением Р = 0,5 МПа (tн = 151,8 оС ).
*** - Количество воды максимально расходуемой потребителями в течение часа выбрано согласно сумме производительностей насосов горячей воды :
Насос камбузного водоподогревателя : 4,5 м3 / час ;
Насос бойлеров горячей мытьевой воды : 18 м3 / час ;
Насос горячей воды системы кондиционирования : 30 м3 / час ;
Насос радиаторного отопления МКО : 3 м3 / час ;
Итого : 55,5 м3 / час ;
Требуется выбрать типоразмер пароводяного вертикального подогревателя серии «Промстройпроект». При расчете загрязнение поверхности нагрева учесть понижающим коэффициентом b = 0,8.
Решение : из теплотехнического справочника видно, что наиболее подходящим является типоразмер № 11 со следующими данными :
Поверхность нагрева : F = 10,4 м2 ;
Число ходов : четыре ;
Количество трубок : n = 172 шт. ;
Длина трубок : l = 1,2 м ;
Полная длина подогревателя : L = 1,5 м ;
Расстояние между соседними
перегородками каракаса : Н = 0,332 м ;
Площадь проходного сечения по воде : f = 0,0874 м2 ;
1. Температурный напор : dt = (tн - t1 ) - (tн - t2 ) / ln (tн - t1 ) / (tн - t2 ) =88,5 оС;
где : tн =151,8 оС - температура влажного насыщенного пара на входе в пароводоподогреватель ;
t1 = 40 оС – температура воды на входе в пароводоподогреватель ;
t2 = 90 оС – температура воды на выходе из пароводоподогревателя ;
Расчет производится таким образом, что после отдачи паром определенного количества теплоты, он конденсируется и поступает в цистерну питательной воды котла.
2. Средняя температура воды : t = tн - dt = 63,3 оС ;
3. Средняя плотность воды ( по приложению 2 ) : r = 983,24 кг / м2 ;
4. Средняя температура стенки : tст = 0,5 × ( tн + t ) = 107,55 оС ;
5. Критерий Григулля для конденсата ( по приложению 7 ) :
z = А1 × Н × (tн - tст ) = 1572 ;
где : А1 = 107 1/м × оС ;
6. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара при z < 2300 :
a п = А1 / [ Н × (tн - tст ) ] 0,22 = 28.875 кДж / м2 × ч × оС ;
где : А3 = 12375 ;
7. Скорость теплоотдачи воды : w = G / 3600 × f × r = 0,1 м / сек ;
где : G = 28.000 кг / ч – количество воды проходящее через пароводоподогреватель при его работе со 100% загруженностью.
8. Коэффициент теплоотдачи воды ( по приложению 7 ) :
a В = А5 × w0,8 / d 0,2 = 3.499,5 кДж / м2 × ч × оС ;
где : А5 = 2350 ;
d = 0,018 м - диаметр трубок ;
9. Расчетный коэффициент теплопередачи при lлат = 210 кДж / м2 × ч × оС :
к = b / ( 1 / a п + d лат / lлат + 1 / a В ) = 2469,45 кДж / м2 × ч × оС ;
где : d лат – толщина стенки латунной трубки ;
10. Необходимая поверхность нагрева : F = Qобщ / ( к × dt ) = 9,2 м2 ;
Таким образом выбранный типовой пароводоподогреватель имеет некоторый запас поверхности нагрева, а следовательно абсолютно подходит для установки в систему «пар-вода».
Принципиальная схема работы данных подогревателей воды отражена на чертеже №3 системы парового снабжения.
Гидравический расчет циркуляционной системы горячей воды не производиться, т.к. установка двух пароводоподогревателей производится вместо двух водогрейных котлов и потери на трение в трубопроводах изменяются незначительно.