Аэродинамический расчет котельного агрегата

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Задаемся скоростью газов 10−12 м/с, рассчитаем, найдем площадь сечения и габаритные размеры (которые округлим кратным 0,05), затем в обратном порядке — уточним площадь сечения, и скорость газов. Все результаты занесем, а таблицу № 4. Затвор. 5 — дробилка валковая. 6 — насадка концевая. 7 — бункер золы золоуловителя. 8 — затвор дисковый. 9 — камера осадительная. 10 — циклон. 11 — сборник пыли… Читать ещё >

Аэродинамический расчет котельного агрегата (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Аэродинамический расчет котельного агрегата

Основной целью расчета тепловой схемы котельной является выбор основного и вспомогательного оборудования с определением исходных данных для последующих технико-экономических расчетов.

При разработке и расчете тепловой схемы котельной с водогрейными котлами необходимо учитывать особенности их конструкции и эксплуатации. Расчет ведется для котельной с водогрейными котлами КВТС-20, в городе Санкт-Петербурге, основной источник водоснабжения котельной — городской водопровод (вода реки Нева). Исходная водопроводная вода пригодна для восполнения потерь в тепловых сетях после умягчения по схеме одноступенчатого натрий-катионирования и деаэрации (удаления кислорода). Котельная закрытого типа.

1. Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными котлами для закрытой системы теплоснабжения

Таблица 1


№	Наименование	*Обозначе*-ние	Ед. изм.	Расчетные режимы
				Максимальный	Наиболее холодного месяца	В точке излома	Летний

	Место расположения котельной	Город Санкт-Петербург
	Максимальный часовой отпуск тепла на: отопление и вентиляцию общественных зданий горячее водоснабжение		Гкал/ч Гкал/ч	19(42 8(15
	Расчетная температура наружного воздуха			— 26	— 11	2,424
	Температура воздуха внутри помещений
	Температура сырой воды на входе в котельную
	Температура сырой воды перед химводоочисткой
	Температура подпиточной воды
	Температура воды на входе в водогрейный котел
	Температура воды на выходе из водогрейного котла
	Расчетная температура горячей воды в местной системе горячего водоснабжения
	Температура греющей воды после подогревателя химочищенной воды
	Температура умягченной воды перед деаэратором
	Коэффициент собственных нужд химводоочистки			1,2	1,2	1,2	1,2

Данные для пункта 3 из СНиПа '' Климатология и геофизика''.

2. Расчет тепловой схемы

Таблица 2


№	Наименование	Обозначение	Ед. изм	Расчетная формула	Расчетные режимы
					Макси; мальный	Наиб. Холод; ного месяца	В точке излома	Летний

	Коэфф снижения расхода тепла на отопление и вентиляцию				1,00	0,659	0,464
	Температура воды в подающем трубопроводе				150,00	108,685	84,216	120,00
	Температура воды в обратном трубопроводе				70,00	55,965	47,096	70,00
	Расчетный отпуск тепла на вентиляцию и отопление				19(42,00	12,512(27,678	8,816(19,488	0,00
	Суммарный отпуск тепла внешним потребителям				27(57,00	20,512(42,678	16,816(34,488	27,00
	Расход сетевой воды внешним потребителям				337,5(712,50	389,074(809,522	453,017(929,095	540,00
	Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети, внешних потребителей				16,875(64,125	19,454(72,857	22,65(83,619	27(48,60
	Температура греющей воды, поступающей в деаэратор				150,00	150,00	150,00	150,00
	Расход тепла на деаэратор				0,173(0,656	0,199(0,745	0,232(0,855	0,276(0,497
	Расход греющей воды на деаэратор				2,163(8,196	2,488(9,312	2,9(10,687	3,45(9,938
	Производительность деаэратора				19,038(72,321	21,942(82,169	25,55(94,305	30,45(58,538
	Выпар из деаэратора				0,038(0,145	0,044(0,164	0,0511(0,189	0,061(0,117
	Общее кол-во умягченной воды на входе				64,270	73,021	83,807	48,717
	Соответствующий ему расход воды				77,124	87,626	100,569	58,460
	Расход тепла на подогрев сырой воды перед водоподготовкой				1,574	1,788	2,052	0,597
	Расход тепла на подогрев сырой воды				19,674	22,353	25,655	11,931
	Расход тепла на подогрев умягченной воды				0,023	0,026	0,030	0,017

	Расход греющей воды на подогрев умягченной				0,287	0,326	0,374	0,348
	Общий расход тепла в подогревателях, в деаэраторах				2,253	2,559	2,937	1,111
	Общий расход греющей воды				28,157	31,991	36,716	22,217
	Суммарный отпуск тепла водогрейными котлами				59,253	45,237	37,425	28,111
	Кол-во работающих котлов				3,00	3,00	2,00	2,00
	Тепловая нагрузка на котел				19,751	15,079	18,713	14,055
	Расход воды через котлы				754,44	754,44	502,96	502,96
	Доп кол-во сетевой воды на горячее водоснабжение				0,00	97,022	216,595
	Кол-во воды пропускаемое через нерегулируемый перепуск				0,00	97,022	468,075
	Расход сетевой воды в обратном трубопроводе на входе в котельную от внешних потребителей			;	648,37	736,665	845,476	491,40
	Расход воды перед сетевыми насосами				740,65	841,513	965,811	562,217
	Температура воды перед сетевыми насосами				70,00	57,714	49,95	70,00
	Расход воды на Рециркуляцию				0,0	100,439	100,795	0,00
	Расход воды на регулируемый перепуск			=	0,00	100,439	100,795	0,00

Расчетная тепловая схема с водогрейными котлами

3. Данные для аэродинамического расчета газового тракта на участке топка — выход из котла

Таблица 3


Участок	Диаметр	Расположение	Число рядов труб по ходу газов	Отношение	Отношение		Длины продольно омываемых труб	Средняя температура газов	Средняя скорость газов	Поправочный коэффициент К
Фестон	0,06	шахм		4,266		1,63			13,7	1,15
К.П.	0,028	шахм		2,29	1,43				15,09	1,15

Исходные данные для расчета газового тракта в пределах котлоагрегата берутся из теплового расчета и конструктивных характеристик котлоагрегата, и сводится в таблицу 4.

4. Данные для аэродинамического расчета газоходов на участке от котла до дымовой трубы

Таблица 4


Участок	Скорость газов W м/с	Секундный объем газов	Расчетное сечение	Материал и форма газохода	Конструктивные размеры
К.А. — З.У.		18.8		Сталь	1.25×1.5
З.У. — Дымосос		19.39		Сталь	1.25×1.5
Дымосос — Сборный газоход	10.34	19.39	1.875	Сталь	1.25×1.5
Сборный газоход		19.39			1.2×1.45
		33.78			1.65×2.00

[м³/c],

гдеобъем дымовых газов при избытке воздуха за котлоагрегатом [м³/кг];

— присос воздуха в газоходах, т.к. газоходы стальные то ,

L — длина участка;

— расчетный расход топлива на один котел.

Материал газохода — сталь.

Отношение h/a=1.2

5. Аэродинамический расчет газового тракта

Таблица 5


Наименование величины	Размерность	Обозначение	Расчетная формула	Расчет
Топка
Разряжение на выходе из топки	кг/м²		Принимается 1 — 2
Фестон
К-т сопротивления пучка			Стр. 19 Н.М. п. 1,36 угол 90
Средняя скорость газов	м/с		См. табл. № 4	16.25
Динамическое давление	кг/м²		Н.М. VII-2 W=16.25; t=1057.5	3.6
Сопротивление пучка	кг/м²			5.89
Местное сопротивление	кг/м²			3.6
К-т К		К	См. табл. № 3	1.15
Общее сопротивление пучка	кг/м²			10.91
Конвективные ширмы
К-т сопротивления пучка			Стр. 19 Н.М. п. 1,36 угол 90
Средняя скорость газов	м/с			10.56
Динамическое давление	кг/м²		Н.М. VII-2 W=10.56; t=620.5	2.26
Сопротивление пучка	кг/м²			69.71
Местное сопротивление	кг/м²			1.5
К-т. К		К	См. табл. № 3	1.15
Общее сопротивление пучка	кг/м²			81.89
Газоход (Котел — З.У.)
Средняя скорость газов	м/с		См. табл. № 4	10.02
Динамическое давление	кг/м²			3.59
К-т местного сопротивления				0.0001
Сопротивление уч-ка	кг/м²		0,0001*3,59	0.359
Местное сопротивление з.у.	кг/м²
Общее сопротивление	кг/м²			162.8
Выход З.У. — выход из дымососа
Средняя скорость газов	м/с			10.34
Динамическое давление	кг/м²			3.75
К-т местного сопротивления Карман			Н.М. стр 199 VII-15 (a)-1 a=0.67 b=0.9 C=1.22 B=0.45 =0.161.220.45 Рис. III-10 П. 2−32 стр.33	0.6 0.18 0,087 0.2
Общее сопротивление	кг/м²		1,067*3,75	4,001
Сборный газоход — выход из дымовой трубы
Средняя скорость газов	м/с		См. табл. № 4	10.34
Динамическое давление	кг/м²		Н.М. VII-2 W=10.34; t=238.32	3.78
К-т местного сопротивления			R=0.5 Н.М. VII-15-б	0,25 0.9
Труба	кг/м²		Н.М. стр.99 Рис. III-49	0.62
Общее сопротивление газохода	кг/м²		(0,25+0,9+0,62)*3,78	6,69

6. Высота дымовой трубы

[м];

При помощи методички принимаем A=120, m=1,

пдк=0.5 [мг/м³], F=2.5.

где В_р — расход топлива [т/ч], n — число котлов в котельной,

— низшая теплота сгорания топлива [кДж/кг],

q₄ — потеря тепла от механической неполноты сгорания [%],

а_ун — доля золы в уносе (в долях), — кпд золоуловителя (в долях),

Где S^p — содержание серы в топливе [%],

— доля SO₂, улавливаемая летучей золой в газоходах котла.

Где К — к-т, характеризующий выход NO₂ на тонну условного топлива [кг/т.у.т.]

где Q — теплопроизводительность котла [Гкал/ч]

Найдем диаметр устья дымовой трубы:

м;

по СНиП II-35−76 часть 2, глава 35, п. 7,14 — Ближайший больший диаметр равен 2,4 м.

Найдем нижний внутренний диаметр трубы: [м];

Определим высоту трубы по золе:

м;

Вычислим высоту по газам:

; м, по СНиП II-35−76 часть 2, глава 35, п. 7,14 — Ближайшая большая высота составляет 45 метров

где i=0.02, W_вых =12 [м/с];

[кг/м²]

Рассчитаем самотягу дымовой трубы:

[см. Н.М. стр. 207 VII-26]

Перепад давлений:

[кг/м²]

7. Подбор дымососа:

[м³/ч]

[кг/м²]

— принял;

Мощность двигателя, кВт По каталогу '' Тягодутьевые машины '' часть 1 выбираем дымосос и двигатель к нему.

Дымосос: ДН-19М, частота 740 об/мин,

Двигатель: А4−355S-8-У3, N=132 кВт, частота 750 об/мин, требуемое напряжение 380/660 В.

тепловой аэродинамический водогрейный котельный

8. Данные для аэродинамического расчета воздушного тракта

Таблица 6


Участок	Кол-во параллельных веток	Скорость газов W м/с	Секундный объем газов	Расчетное сечение м²	Конструктивные размеры,
Всасывание			10,05		0,85×1.00
Нагнетание			10,05		0,85×1,00

для всех участков получилось одинаково.

9. Аэродинамический расчет воздушного тракта

Таблица 7


Наименование величины	Размерность	Обозначение	Расчетная формула	Расчет
Всасывающая линия
Средняя скорость газов	м/с		См. табл. № 6	11,82
Температура воздуха		t
Динамическое давление	кг/м²		Н.М. VII-2 W=11,82; t=30	8,6
К-т местного сопротивления диффузор Карман			Стр. 173 Н.М. VII-5 п.5 Стр. 204 Н.М. а) Стр. 64 Н.М.	0,3 0,1 0,22 0,1
Потери по длине	кг/м²			0,41
Общие потери	кг/м²			9,73
Нагнетание
Средняя скорость газов	м/с		См. табл. № 6	11,82
Т-ра воздуха		t
Динамическое давление	кг/м²		Н.М. VII-2 W=10.34; t=30	8,6
К-т местного сопротивления			R=0.3 b=0,57 3 шт. R=0.5	0.57 0.55 3*0,9 0.36
Потери давления				19,92

[кг/м²]

Полный перепад по воздуху:

, где

[кг/м²];

[кг/м²]

где

Следовательно

[м³/ч]

кВт, где

По каталогу '' Тягодутьевые машины '' подберем вентилятор.

Вентилятор: ВДН-15, частота 740 об/мин

Двигатель: 4А-2001;6-У3, N=90 кВт, U=380 В, частота 750 об/мин.

10. Топливо

м³

Компоновка склада топлива и топливоподачи для котельной с котлами КВТС-20:

1. люкоподъемник

2. виброразгрузчик

3. кран мостовой электрический

4. бульдозер

5. питатель качающийся

6. конвейер ленточный 1

7. сепаратор подвесной электомагнитный

8. дробилка двухвалковая зубчатая

9. конвейер ленточный 2

Для транспортировки топлива используется ленточный конвейер с шириной ленты 500 мм, диаметром приводного барабана 500 мм. Тип 5050−80.

11. Шлакозолоудаление

12. Водоподготовка Общая жесткость: ;

Щелочность: ;

Исходя из этих параметров следует, что нужно использовать Na — катионирование.

Схема пневматического золошлакоудаления:

1 — затвор дисковый. 2 — насадка регулируемая. 3 — бункер шлаковый.

4 — затвор. 5 — дробилка валковая. 6 — насадка концевая. 7 — бункер золы золоуловителя. 8 — затвор дисковый. 9 — камера осадительная. 10 — циклон. 11 — сборник пыли. 12 — клапан-мигалка. 13 — бункер сбора шлака и золы.

14 — шнек-увлажнитель шлака и золы. 15 — насос вакуумный. 16 — бак-отстойник. 17 — бачок гидрозатвора.

Производительность:

;

Скорость фильтрации принимаем до 25 м/ч (при жесткости исх. Воды <5 мг. экв/л) принял равным 20 м/с;

Принимаю 2 фильтра: один рабочий, другой резервный.

м²;

;

По справочнику [Кострикин стр.19], подбираем фильтр с ближайшей большей площадью, а соответствующий этой площади диаметр .

Проверим скорость в выбранном фильтре:

Количество регенераций:

; A=24*Ж₀*D_хво=24*0,55*73,67*972,44 [г.экв/сутки];

где Н_сл=2.25 — принял, — [Лифшиц табл. 5−10 стр.38]

Расход соли

[кг].

Суточный расход

[кг/сут]

13. Подбор деаэратора

; n=3, g=0.09;

[кг/ч]

Деаэратор ДВ-75, d=1000x8

Схема вакуумной деаэрации

1. деаэратор типа ДВ с охладителем выпара

2. бак деаэрированной воды

3. насос подпиточный

4. эжектор водоструйный

5. насос рабочей воды

6. теплообменник водо-водяной

7. бак газоохладитель

14. Подбор питательных и сетевых насосов

Сетевой насос:

; - принял По справочнику [Родатис стр.293] подобрал насос СЭ-1250−70 (14CD-9) — производительность 1250 м³/ч; напор 70 м.в.ст.;

Двигатель: АЗ-355М-4, мощность 320 кВт, частота вращения 1475 об/мин, напряжение 380 В.

Подпиточный насос:

т.к. подпор на входном патрубке сетевого насоса сост. 7,5 м.в.ст.

По справочнику [Роддатис стр.294] подобрал насос АЦНШ-80 — производительность 50−100 м³/ч; напор 38−24 м.в.ст.;

Двигатель: А02−52−2, мощность 13 кВт, частота вращения 2920 об/мин, напряжение 380 В.

15. Подбор диаметров основных трубопроводов

Таблица 8


Теплоносители	Участок	Расход,	Скорость,	Удельный объем,	Диаметр, Расчетный ГОСТ,
Сетевая вода	Прямая,	929,09	1,5	0,001	0,468	500 х 6
	Обратная	845,47 965,81	1,5	0,001	0,446 0,477	450 х 6 500 х 6
М-у 1и2 котлом		502,96	1,5	0,001	0,34	377 х 9
М-у 2и3 котлом		251,48	1,5	0,001	0,24	273 х 7

16. Расчет себестоимости МВт

руб/МВт;

, ,

где

(47 — стоимость одного мегаватта первого котла, плюс стоимость доп. оборудования; тыс. руб. 23 — стоимость последующих котлов; тыс. руб. за МВт; 23,36 — мощность одного котла МВт)

; ;

;

тыс.руб.

C_т=515 руб. за тонну.

; - потребляемая мощность котельной (двигатели насосов, дымососов, вентиляторов и др.)

=(132+90)*3+320+13=999 кВт.

мощность мелких двигателей (пмз, и др.)

N=999+214.8= 1213,8 кВт

W_охл=0,1*D_хво*4800=35 361 [т/год]

M_шт=1,2 [чел/мвт]

n=1.2*70.08=84.096=85 [чел]

17. Технико-экономические показатели котельной

Таблица 9


№	Наименование величины	Размерность	Обозначение	Способ определения

	Установленная теплопроизводительность котельной по теплу	МВт		По заданию 3*23,36=70,08

	Годовое число работы котельной	Час/год		По заданию 4800
	Годовая выработка тепла котельной	МВт		= 4800*70,08=336 384
	Расход тепла на собственные нужды и потери	%		По заданию 9%
	То же в год	Гкал/год		=
	Годовой отпуск тепла котельной	МВт		-=336 384−30 274,56=306 109,44
	Годовой расход топлива	Т/год		=34,2124800=60 652,8
	Установленная мощность эл. двигателей (без резервных)	кВт
	Годовой расход электроэнергии	КВтч/год		=9994800=4 795 200
	Годовой расход воды	Т/год		= 353 616+35361,6=388 977,6
	Штаты котельной	Шт/ед	М
	Сметная стоимость котельной: строительная часть оборудование и монтаж	Тыс.руб		1584,1 2851,38
	Удельный расход топлива на единицу выработанного тепла	Кг/МВт		= 1000= 180,3
	Себестоимость МВт тепла	Руб/МВт		=

Список используемой литературы:

1. Бузников Е. Ф., Роддатис К. Ф., Берзиныш Э. Я. — '' Производственные и отопительные котельные'', М. 1984 г.

2. Щеголев М. М., Гусев Ю. Л., Иванова М. С. -''Котельные установки'', М. 1972 г.

3. Роддатис К. Ф., Соколовский Я. Б. — '' Справочник по котельным установкам малой производительности'', М. 1975 г.

4. Кострикин Ю. М., Мещерский Н. А., Коровина О. В. — ''Водоподготовка и водяной режим энергообъектов низкого и среднего давления. '' М. 1990 г.

5. Лифшиц О. В. — '' Справочник по водоподготовке котельных установок малой мощности. '' М. 1969 г.

6. Гусев Ю. Л. — '' Основы проектирования котельных установок. '' М. 1952 г.

7. СНиП II-35−76 Часть 2 Глава 3 — '' Котельные установки ''. М. 1977 г.

8. '' Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод''

9. СНиП ПА.6.72. '' Строительная климатология и геофизика ''. М. 1974 г.

10. Методические указания по курсовому проектированию. Н-ск 1982 г.

11. Сайт ''ОАО НовосибирскЭнерго '' - для потребителей — тарифы.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой