Составление теплового баланса прямоточного котла передвижной парогенераторной установки

В г. ОКТЯБРЬСКОМ

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по курсу: «Термодинамика и теплопередача»

Вариант 99

 

 

 

ГРУППА	БГР 12-12	ОЦЕНКА	ДАТА	ПОДПИСЬ
ВЫПОЛНИЛ	Масягутова Р.Р
ПРОВЕРИЛ	Филимонов О.В

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 2

1 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПРЯМОТОЧНОГО КОТЛА ПЕРЕДВИЖНОЙ ПАРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.. 3

1.1 Исходные данные: 3

1.2 Определяем располагаемую теплоту топлива. 4

1.3 Теплота полезно используемая в котлоагрегате. 5

1.4 Потери теплоты q2 (%) с уходящими газами. 6

1.5 Потери теплоты q₃ от химической неполноты сгорания топлива. 9

.. 9

1.6 Потери теплоты q4 от механической неполноты сгорания топлива. 9

1.7 Потери теплоты q₅в окружающую среду. 9

1.8 Ответ на теоретический вопрос №1. 10

2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ НАЗЕМНОГО ПАРОПРОВОДА.. 15

2.1 Исходные данные. 15

2.2 Допустимые тепловые потери при наличии изоляции. 15

2.3 Потери тепла с одного погонного метра трубопровода. 18

2.4 Расчет изоляции. 19

3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В СТВОЛЕ СКВАЖИНИ ПРИ ЗАКАЧКЕ ГОРЯЧЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.. 21

3.1 Исходные данные. 21

3.2 Схема оборудования для нагнетания пара. 22

3.3 Изменение температуры теплоносителя на участке скважины (200-600)м 25

3.4 Изменение температурного поля в радиальном направлении. 32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 38

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 39

 

ВВЕДЕНИЕ

Теплотехника – наука, объектом исследования которой является теоретические и практические методы и конструктивное оформление получения, преобразования, передачи и использования теплоты.

Человек использует теплоту во всех областях своей деятельности. Установление рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов невозможно без знания теоретических основ теплотехники. Теплота используется человечеством по двум принципиально различным направлениям: энергетическом и технологическом. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

 

 

СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПРЯМОТОЧНОГО КОТЛА ПЕРЕДВИЖНОЙ ПАРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Составить и начертить схему теплового баланса прямоточного парового котла передвижной парогенераторной установки, паропроизводительностью D _п.п, работающей на топливе заданного состава. Давление перегретого пара Р_п.п, температура перегретого пара t _{п.п ,} температура питательной воды t _п.в, температура окружающей среды t _в. Температура уходящих газов t _ух, коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом a _ух.

1.1 Исходные данные:

Марка топлива	МС
Температура топлива	tT = 89 ° C
Расход топлива	B = 100 кг/ч
Паропроизводительность	D пп = 1,2 т/ч
Давление перегретого пара	Рпп=8,6МПа
Температура перегретого пара	t пп = 360°С
Температура питательной воды	t пв = 15°С
Температура окружающей среды	t в = 18°С
Температура уходящих газов	Тух = 180°С
Коэффициент избытка воздуха	α =1,41
Номер теоретического вопроса	№ 10

 

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ НАЗЕМНОГО ПАРОПРОВОДА

Для подачи пара имеется паропровод диаметром D _нар / D _вн  и длиной L. Начальная температура пара t₁ при давлении Р₁. Требуется рассчитать δ_из изоляции так, чтобы у потребителя температура пара была не ниже t₂ при Р₂, если температура окружающей среды τ₀, скорость протекания пара w.

 

Исходные данные

Внутренний диаметр паропровода	D вн =1 5 0 мм
Наружный диаметр паропровода без изоляции	D нар = 1 6 0 мм
Скорость движения пара	w = 10 м/с
Количество арматурных соединений	n = 3 шт
Вид изоляции	Вермикулит В
Коэффициент теплопроводности изоляции	0,062 + 0,00007 , Вт/(м × К)
Длина паропровода	L = 190 м
Начальная температура пара	t 1 = 360 ° C
Конечная температура пара	t 2 = 310 ° C
Начальное давление пара	P 1 = 1,6 МПа
Конечное давление пара	Р2 = 1,3 МПа
Температура окружающей среды	τ0 = 20 °С

Расчет изоляции

При расчете изоляции термическими сопротивлениями теплоотдачи от пара к стенке и самой стенки трубы можно пренебречь. Тогда температуру изолируемой поверхности можно принять равной максимальной температуре пара, при этом берется начальная температура пара.

Затем, зная сорт изоляции (согласно условиям задания) и, задаваясь температурой на наружной поверхности изоляции, определяют среднюю температуру изоляционного слоя:

где принимаем

По  из таблицы 1 приложения находится соответствующее значение коэффициента теплопроводностиλ_из. Зная температуры на поверхности изоляции и под изоляцией, а также коэффициент теплопроводности λ_из, можно определить толщину изоляции δ_из:

При проверочных расчетах коэффициент теплоотдачи в окружающую среду α₂, для паропроводов рассчитывается по критериальным уравнениям для свободной конвекции. Определяющая температура – средняя температура между выбранной температурой наружной поверхности изоляции паропровода и температурой окружающей среды.

Для расчета a₂  можно воспользоваться упрощенной формулой, учитывающей конвекцию и излучение:

После этого проводится проверочный расчет и определяются значения температуры на наружной поверхности изоляции :

Расхождение температур на 1,745^оС в допустимом пределе.

 

 

 

Исходные данные

Расход пара                                                           G =4,5т/ч

Скорость пара по стволу скважины                              W =  25м/с

Время закачки пара                                              z = 290 ч=1044000 c

Координаты исследуемого участка скважины     х₁=100 м – х₂ =500  м

Геотермический градиент                                     Г = 0,0137°С/м

Температура пара на устье                                   t_1у = 250°С

Среднее давление пара                                                   Р_ср =  7МПа

Средняя температура пара                                   Т_п = 180°С

Внутренний диаметр НКТ                                    d₀ = 79 мм =0,079 м

Толщина стенки НКТ                                            δ_нкт = 4,5 мм =0,0045м

Коэффициент теплопроводности материала НКТ λ_нкт = 45 Вт/(м·°С)

Толщина изоляции НКТ                                       δ_из =1,5 мм = 0,0015 м

Коэффициент теплопроводности изоляции НКТ λ_из=0,21  Вт/(м·°С)

Коэффициент эффективности теплопроводности     

среды кольцевого пространства                           λ_эф =20 Вт/(м·°С)

Внутренний диаметр обсадной колонны                       d_з =158 мм =0,158 м

Наружный диаметр обсадной колонны               d₄ =198 мм =0,198 м

Коэффициент теплопроводности материала       
обсадной колонны                                                 λ_ок =50 Вт/(м·°С)

Толщина цементного камня                                  δ_ц =20  мм

Коэффициент теплопроводности породы                      λ_п =2,2 Вт/(м·°С)

Коэффициент температуропроводности породы a_n = 9,6×10^-7м²/с

Коэффициент теплопроводности цемента            λ_ц =0,36 Вт/(м·°С)

Температура нейтрального поля Земли               t₀ =6 ⁰С

Избыточная температура между температурой

стенки трубы НКТ и средней температурой пара Dt₀ =10 ⁰C

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теплотехника – наука, объектом исследования которой является теоретические и практические методы и конструктивное оформление получения, преобразования, передачи и использования теплоты.

Человек использует теплоту во всех областях своей деятельности. Установление рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов невозможно без знания теоретических основ теплотехники. Теплота используется человечеством по двум принципиально различным направлениям: энергетическом и технологическом. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

Теплотехника является общетехнической дисциплиной при подготовке специалистов технической специальности и состоит из трех взаимосвязанных предметов: технической термодинамики, основ теплопередачи и теплоиспользующих установок.

Инженер в своей практической деятельности имеет дело с различными тепловыми процессами и с их конструктивным оформлением в виде теплотехнического оборудования. Поэтому он должен уметь грамотно и эффективно использовать тепловое оборудование и, как руководитель эксплуатацией энерготехнологических систем производства, заниматься выявлением и использованием вторичных энергоресурсов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Луканин В.Н. Теплотехника. – М.: Высшая школа, 2002.

2. Баскаков А.П. Теплотехника. – М.: Высшая школа, 1991.

3. Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1979.

4. ПоршаковБ.П, Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и промышленности). – М.: Недра, 1987.

5. Проселков Ю.М. Теплопередача в скважинах. – М.: Недра, 1985.

6. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1973.

7. Панкратов Г.Н. Сборник задач по теплотехнике. – М.: Высшая школа, 1986.

8. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1969.

9. Учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы студентами по направлению 650700 «Нефтегазовое дело», 2011.

10. Учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы студентами по дисциплине «теплотехника», 2011г.

 

В г. ОКТЯБРЬСКОМ

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по курсу: «Термодинамика и теплопередача»

Вариант 99

 

 

 

ГРУППА	БГР 12-12	ОЦЕНКА	ДАТА	ПОДПИСЬ
ВЫПОЛНИЛ	Масягутова Р.Р
ПРОВЕРИЛ	Филимонов О.В

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 2

1 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПРЯМОТОЧНОГО КОТЛА ПЕРЕДВИЖНОЙ ПАРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.. 3

1.1 Исходные данные: 3

1.2 Определяем располагаемую теплоту топлива. 4

1.3 Теплота полезно используемая в котлоагрегате. 5

1.4 Потери теплоты q2 (%) с уходящими газами. 6

1.5 Потери теплоты q₃ от химической неполноты сгорания топлива. 9

.. 9

1.6 Потери теплоты q4 от механической неполноты сгорания топлива. 9

1.7 Потери теплоты q₅в окружающую среду. 9

1.8 Ответ на теоретический вопрос №1. 10

2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ НАЗЕМНОГО ПАРОПРОВОДА.. 15

2.1 Исходные данные. 15

2.2 Допустимые тепловые потери при наличии изоляции. 15

2.3 Потери тепла с одного погонного метра трубопровода. 18

2.4 Расчет изоляции. 19

3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В СТВОЛЕ СКВАЖИНИ ПРИ ЗАКАЧКЕ ГОРЯЧЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.. 21

3.1 Исходные данные. 21

3.2 Схема оборудования для нагнетания пара. 22

3.3 Изменение температуры теплоносителя на участке скважины (200-600)м 25

3.4 Изменение температурного поля в радиальном направлении. 32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 38

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 39

 

ВВЕДЕНИЕ

Теплотехника – наука, объектом исследования которой является теоретические и практические методы и конструктивное оформление получения, преобразования, передачи и использования теплоты.

Человек использует теплоту во всех областях своей деятельности. Установление рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов невозможно без знания теоретических основ теплотехники. Теплота используется человечеством по двум принципиально различным направлениям: энергетическом и технологическом. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

 

 

СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПРЯМОТОЧНОГО КОТЛА ПЕРЕДВИЖНОЙ ПАРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Составить и начертить схему теплового баланса прямоточного парового котла передвижной парогенераторной установки, паропроизводительностью D _п.п, работающей на топливе заданного состава. Давление перегретого пара Р_п.п, температура перегретого пара t _{п.п ,} температура питательной воды t _п.в, температура окружающей среды t _в. Температура уходящих газов t _ух, коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом a _ух.

1.1 Исходные данные:

Марка топлива	МС
Температура топлива	tT = 89 ° C
Расход топлива	B = 100 кг/ч
Паропроизводительность	D пп = 1,2 т/ч
Давление перегретого пара	Рпп=8,6МПа
Температура перегретого пара	t пп = 360°С
Температура питательной воды	t пв = 15°С
Температура окружающей среды	t в = 18°С
Температура уходящих газов	Тух = 180°С
Коэффициент избытка воздуха	α =1,41
Номер теоретического вопроса	№ 10