Введение: Актуальность курсового проекта, цели и задачи. Объект и предмет исследования

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

                                     Исполнитель: Гениевский Н.А.

                                          Студент 3 курса группы ТТО.16А

                                          Специальность: 13.02.02 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование

                   Научный руководитель Липатова С.А.

 

 

г.о. Орехово − Зуево, 2018

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

KП.13.02.02 ТТО.16А. 08. ПЗ

Разраб.

Гениевский Н.А

Провер.

Липатова С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Заплетина Е.П

Тепловой расчет парового котла Е-1/9-1Г

Лит.

Листов

36

ПЭК ГГТУ

Содержание

1.Введение: Актуальность курсового проекта, цели и задачи. Объект и предмет исследования. 3

2.Технологическая часть: принципиальное устройство котлоагрегата. 7

3. Тепловой расчёт котельного агрегата. 10

3.1 Исходные данные для расчёта продуктов сгорания топлива. 10

3.2 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания топлива. 11

3.3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива. 13

3.4 Тепловой баланс котельного агрегата. 17

3.5 Определение конструктивных характеристик топочной камеры.. 18

3.6 Расчёт теплообмена в топке. 18

3.7 Расчёт конвективной поверхности. 22

3.9 Расчёт водяного экономайзера. 30

4. Заключение. 35

5. Литература. 36

 

 

Тепловой расчёт котельного агрегата

 

Исходные данные для расчёта продуктов сгорания топлива

 

1. Расчётные характеристики топлива.

CH₄=98.2%, C₂H₆=0.4%, C₃H₈=0.1%, C₄H₁₀=0.1%, C₅H₁₂=0%, N₂=1.0%, CO₂=0.2%, Q_H=35630кДж/м³

2. Коэффициент избытка воздуха α_т=1,2 по таблице 3.2.

3. Поверхности нагрева.

Топка ∆α_т=0,1

1 Конвективная поверхность ∆ _п=0,05

2 Конвективная поверхность ∆ _п=0,1

Водяной экономайзер ∆α_в.э=0,1 по таблице 3.1[15]

4. Коэффициент избытка воздуха за газоходами определяется нарастающим итогом путём суммирования избытка воздуха за предшествующим газоходом с присосом очередного по ходу газов по формуле:

,                                                                         (1)

α'_т=1,1+0,1=1,2

=1,2+0,05=1,25

=1,25+0,1=1,35

α'_в.э=1,35+0,1=1,45

                                                                               (2)

 

Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива

Энтальпия продуктов сгорания I _дг, кДж/м³, определяется на 1 м³ сухого газообразного топлива по формуле:

I _дг = I ,                  (12)

Топка

1 конвективная поверхность

2 Конвективная поверхность

Водяной экономайзер

где I - энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м³), для всего выбранного диапазона температур (100-2200°С) определяется по формуле:

                        (13)

Энтальпия теоретического объёма воздуха, (кДж/м³), для всего выбранного диапазона температур (100−2200^оС) определяется по формуле:

                                                          (14)

где – (с )_RO2, (с )_N2, (с )_H2О - средние удельные энтальпии газов, входящих в состав продуктов сгорания, кДж/м³; табл.3.4 [15].

где (с )_в - энтальпия 1м³ воздуха, кДж/м³ принимается для каждой выбранной температуры, по табл.3.4 [15].

Результаты расчёта энтальпии продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата сводят в таблицу 2.

Таблица 2  - Энтальпия продуктов сгорания.

^оС	(кДж/м^3)	(кДж/м^3)	I дг = I  (кДж/м^3)
			Поверхности нагрева
			Топка	1 Конв. пов-ть	2 Конв. пов-ть	Водян. эконом.
100	1556	1244				2053
200	2999	2497				3997
300	4554	3780				6066
400	6145	5031			9866	8157
500	7940	6421			11803
600	9467	7789		14666	13904
700	11163	9139		17652
800	12277	10593		19612
900	14731	12986	16378	21799
1000	16579	13484	18661
1100	18434	14957	20297
1200	20311	16450	22178
1300	22215	17953	24907
1400	24296	19455	27214
1500	26085	20987	29233
1600	28039	22518	31187
1700	29644	24049	33251
1800	32003	25609	35669
1900	34006	27159	38079
2000	35956	28729	40265
2100	38040	31246	42729
2200	40064	31858	44842

 

Расчёт теплообмена в топке

1. Степень экранирования топки представляет собой отношение полной лучевоспринимающей поверхности топки Н_л к суммарной поверхности стен топки F_ст, которая определяется по таблице 5.3 [12]

Для камерных топок определяется по формуле:

                                                          (25)

2. Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры по таблице 7.62[12] или на стр. 60 [15].

3. Для принятой температуры определяется энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки I  по І - θ диаграмме, кДж/м³

4. Полезное тепловыделение в топке Qт, кДж/м³ определяется по формуле:

                             (26)

 кДж/м³

5. Определяется теоретическая температура горения ,^оС по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания − по I-  диаграмме.

6. Эффективная толщина излучающего слоя S,м, определяется по формуле:

 м                                                                                      (28)

7. Определяется коэффициент ослабления лучей по номограмме рис.5.4 [15]

При сжигании жидкого и газообразного топлив коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трёхатомными газами к_г и частиц сажи к_с и определяется по формуле:

(29)

где r_n – суммарная объёмная доля трёхатомных газов (из таблицы 1 расчёта)

к_г - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами к_г определяется по формуле:

                             (30)

Коэффициент ослабления лучей частицами сажи к_с определяется по формуле:

к = к =

(31)

При сжигании природного газа  определяется по формуле:

                                                    (32)

 

8. При сжигании твердого топлива определяется суммарная оптическая толщина среды кр S

9. Степень черноты факела а_ф определяется по формулам:

Для жидкого и газообразного топлив степень черноты факела определяется по формуле:

,

(33)

где m – коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполненного светящейся частью факела, принимается по таблице 5.2

 

Таблица 5.2 -Доля топочного объёма, заполненная светящейся частью факела

Вид сжигаемого топлива и удельная нагрузка топочного объёма	Коэффициент m
Газ при сжигании светящимся факелом с q	0,1
То же при q	0,6
Мазут при q	0,55
То же при q	1,0

 

 

Примечание к таблице. При удельных нагрузках топочного объёма больше 400 и меньше 100кВт/м³ коэффициент m определяется линейной интерполяцией. 

степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов, которые определяются по формулам:

(34)

 

 

10. Степень черноты топки определяется по формулам:

Для камерных топок при сжигании жидкого и газообразного топлив:

(35)

В приведённых формулах:

- соотношение между активной площадью зеркала горения и суммарной лучевоспринимающей поверхностью в топке;

 - коэффициент загрязнения, определяется по таблице 5.1

 

11. Для полуоткрытых топок при сжигании высокореакционных твёрдых топлив, газа и мазута М=0,48;

 

12. Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого твёрдого и жидкого топлива или на 1м³ газообразного топлива при нормальных условиях V , кДж/кг×град (кДж/м³×град) определяется по формуле:

(36)

13. Определяется действительная температура газов на выходе из топки (^оС) по номограмме рис.5.7[15] или по формуле:

              (37)

 - степень черноты;

- коэффициент сохранения тепла определяется по формуле:

 

                                          (38)

14. Тепло, переданное в топке излучением , кДж/м³ определяется по формуле:

Q = Q =

(39)

где I  - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки определяется по I- диаграмме по , кДж/кг (кДж/м³)

 

15. Удельные нагрузки топочного объема q , Вт/м³ и поверхности нагрева q , Вт/м², определяются по формулам:                                                               

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

КП.13.02.02 ТТО.16А. 08. ПЗ

q _р                                                                          (40)

q _р

q_v

q_v

Заключение

В курсовом проекте произведен тепловой расчет котлоагрегата Е-1/9-1Г, определены тепловые характеристики котла при различных нагрузках. Информационной базой для написания курсового проекта послужили исходные данные с действующей котельной.

Структура курсового проекта состоит из введения, технологической части, расчётной части, заключения и списка используемой литературы. Графическая часть дипломного проекта состоит из 1 чертежа формата А-1: 1 схемы котла Е-1/9-1Г.

 

Литература

1. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные котельные. – М.: Энергия, 1974.

2. Либерман Н.Б., Нянковская М.Т. Справочник по проектированию котельных установок централизованного теплоснабжения.- М.: Энергия,1979.

3. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Модель З.Г. Компоновка и тепловой расчёт парогенератора. - М., Энергия, 1975.

4. Павлов И.И. Фёдоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети. – М.: Стройиздат, 1986.

5. Панин В. И. Котельные установки малой и средней мощности. – М.: Стройиздат, 1975.

6. Правила безопасности в газовом хозяйстве. ПБ 12-368-00. – М.: Госгортехнадзор России, 2000.

7. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. ПБИ 10-370-00. - М.: Госгортехнадзор России, 2000.

8. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. ПБ 10-573-03. – СПб.: ЦОТПБСП, 2003.

9. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

11. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. - М.: Энергия, 1973.

12. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.

13. Эстеркин Р. И. Промышленные котельные установки. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

                                     Исполнитель: Гениевский Н.А.

                                          Студент 3 курса группы ТТО.16А

                                          Специальность: 13.02.02 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование

                   Научный руководитель Липатова С.А.

 

 

г.о. Орехово − Зуево, 2018

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

KП.13.02.02 ТТО.16А. 08. ПЗ

Разраб.

Гениевский Н.А

Провер.

Липатова С.А

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Заплетина Е.П

Тепловой расчет парового котла Е-1/9-1Г

Лит.

Листов

36

ПЭК ГГТУ

Содержание

1.Введение: Актуальность курсового проекта, цели и задачи. Объект и предмет исследования. 3

2.Технологическая часть: принципиальное устройство котлоагрегата. 7

3. Тепловой расчёт котельного агрегата. 10

3.1 Исходные данные для расчёта продуктов сгорания топлива. 10

3.2 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания топлива. 11

3.3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива. 13

3.4 Тепловой баланс котельного агрегата. 17

3.5 Определение конструктивных характеристик топочной камеры.. 18

3.6 Расчёт теплообмена в топке. 18

3.7 Расчёт конвективной поверхности. 22

3.9 Расчёт водяного экономайзера. 30

4. Заключение. 35

5. Литература. 36

 

 

Введение: Актуальность курсового проекта, цели и задачи. Объект и предмет исследования

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что в настоящее время источником теплоснабжения жилых и общественных зданий являются центральные котельные, построенные еще в советские годы. Центральные котельные  предназначены для теплоснабжения нескольких зданий и сооружений, связанных с ней наружными тепловыми сетями. Традиционная для нашей страны система централизованного снабжения теплом через ТЭЦ и магистральные теплопроводы, известна и обладает рядом достоинств. В общем объеме источников тепловой энергии на централизованные котельные приходится 68%, децентрализованные –28%, прочие –3%. Крупными теплофикационными системами вырабатывается около 1,5млрд. Гкал в год, из них 47% на твердом топливе, 41% на газе, 12% на жидком топливе. Объемы производства тепловой энергии имеют тенденцию к росту примерно на 2-3% в год (доклад зам. министра энергетики РФ). Но в условиях перехода к новым хозяйственным механизмам, известной экономической нестабильности и слабости межрегиональных, межведомственных связей, многие из достоинств системы централизованного теплоснабжения оборачиваются недостатками.

Развитие рыночных отношений в России коренным образом меняет принципиальные подходы к выработке и потреблению всех видов энергии. В условиях постоянного роста цен на энергоресурсы и их неизбежного сближения с мировыми ценами проблема энергосбережения становится по-настоящему актуальной, во многом определяющей будущее отечественной экономики.

Отечественная промышленная продукция является в настоящее время одной из самых энергоёмких в мире, а наше ЖКХ экономически убыточным и технически отсталым.

Малая энергетика ЖКХ оказалась заложницей большой энергетики. Ранее принятые конъюнктурные решения о закрытии малых котельных (под предлогом их низкой эффективности, технической и экологической опасности) сегодня обернулись сверхцентрализацией теплоснабжения, когда горячая вода проходит от ТЭЦ до потребителя путь в 25-30 км, когда отключение источника тепла из-за неплатежей или аварийной ситуации приводит к замерзанию городов с миллионным населением.

Актуальность, теоретическая и практическая значимость изучаемой проблемы обусловили выбор темы курсового проекта.

Объектом исследования является центральная котельная. Предметом исследования является организация эксплуатации паровых котлов Е-1/9-1Г, работающих на газообразном топливе.

 Цель работы – на основе теплового расчета котлоагрегата выявить тепловые характеристики котла Е-1/9-1Г при различных нагрузках

В соответствии с намеченной целью в курсовом проекте решалась следующая задача: выполнение теплового расчета котла Е-1/9-1Г.

Информационной базой для написания курсового проекта послужили данные с действующей котельной.

Замысел исследования, его цель и задачи определили структуру курсового проекта, который состоит из введения, технологической части, расчётной части, заключения и списка используемой литературы. Графическая часть курсового проекта состоит из 1 чертежа формата А-1: схема котла Е-1/9-1Г.

Развитие энергетики в России.

Развитие экономики любой страны невозможно без использования энергии. Преобразованием энергии ученые занимаются не одну сотню лет. Производство энергии предполагает ее получение в виде удобном для использования, а само получение - только преобразование из одного вида в другой. Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.

Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности - все это требует затрат энергии. Наиболее универсальная форма энергии - электричество. Оно вырабатывается на электростанциях и распределяется между потребителями посредством электрических сетей коммунальными службами. Производительность – и конечно прибыль - в значительной степени зависит от стабильности подачи энергии. Прекращение подачи электроэнергии парализует все виды деятельности. Наличие энергии - одно из необходимых условий для решения практически любой задачи в современном мире.

Чтобы не произошло перебоев в снабжении электроэнергией - используются системы бесперебойного электропитания и автономные источники энергии. Потребности в энергии продолжают постоянно расти. Наша цивилизация динамична. Любое развитие требует, прежде всего, энергетических затрат.

Россия обладает существенными запасами энергетических ископаемых и потенциалом возобновляемых источников, входит в десятку наиболее обеспеченных энергоресурсами государств.

Электроэнергетика — это основа всей современной жизни.

Россия обладает технологией ядерной электроэнергетики полного цикла от добычи урановых руд до выработки электроэнергии, обладает разведанными запасами руд урана, а также запасами в оружейном виде. Кроме того, страна прорабатывает и промышленно применяет технологию реакторов на быстрых нейтронах, увеличивающую запасы топлива для классических реакторов в несколько раз.

Одна из крупнейших российских атомных электростанций - Балаковская АЭС - работает в базовой части графика нагрузки Объединённой энергосистемы Средней Волги.

В современном виде возможности ядерной технологии и разведанные запасы значительно меньше потенциала запасов природного газа, и всё же высокое значение отрасль получила в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42%. Атомными электростанциями выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии - 158,3 млрд кВт·ч, что составило 15,9 % от общей выработки в Единой энергосистеме. Прогнозный топливно-энергетический баланс России на период до 2030 года предусматривает:

· снижение доли газа в потреблении первичных топливно-энергетических ресурсов с 52 процентов в 2005 году до 46 - 47 процентов к 2030 году;

· увеличение доли нетопливных источников энергии в потреблении первичных топливно-энергетических ресурсов с 11 процентов до 13 - 14 процентов к 2030 году;

· масштабное снижение удельной энергоемкости экономики и энергетики (в 2,1 - 2,3 раза) при незначительном росте внутреннего потребления (в 1,4 - 1,6 раза), экспорта (в 1,1 - 1,2 раза) и производства энергоресурсов (в 1,3 - 1,4 раза).