CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN NHIỆT LÒ HƠI

Chia sẻ: Nguyen Van Binh Binh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

1.595
lượt xem 376
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chiều cao lò đốt là 1,5m Chiều dài lò đốt là 1m Chiều rộng lò đốt là 0,8m. Tường buồng đốt chụi lực có 3 lớp. Lớp trong cùng lót bằng gạch chụi lửa xốp samôt có kích thước 250 125 65mm. Lớp thứ 2 gồm các tấm peclit dày 50mm, lớp thứ 3 là gạch có kích thước 250 125 65mm. Vậy tổng chiều dày tường buồng đốt là 300mm. Nhiệt trở lớp cáu trong ống ở lò hạ áp, nhưng vì để đảm bảo sự làm việc bình thường của lò hơi, bề dày lớp cáu không được vượt quá giá trị...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN NHIỆT LÒ HƠI

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN NHIỆT LÒ HƠI 1.1 Thành phần nhiên liệu.  Thành phần khô của nhiên liệu : C k  47%, H k  6,5%, O k  44%, Ak  2,5%,W lv  50% (theo (2))  Thành phần làm việc của bã mía theo sách (4): Ck 47 C lv    23,5% (theo (2)) 100 100 100  W lv 100  50 H k 6,5 Ak 2,5 H lv    3, 25% , Alv    1, 25% 0,5 0,5 0,5 0,5 Ok 44 Olv    22% 0,5 0,5 Cũng theo (2) ta có : Qtlv  4226  48,5.W lv  4226  48,5.50  1801(kcal / kg )  Thể tích không khí và sản phẩm cháy . Thể tích không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: V o  0,0899(C lv  0,375S lv )  0, 265 H lv  0,0333Olv  V o  0,0899(23,5  0,375.0)  0, 265.3, 25  0,0333.22  2, 2413( Nm 3 / kg ) N lv Thể tích khí N 2 : VN0  0,79.V 0  0,8.  0,79.2,2413  1, 771( Nm3 / kg ) 2 100 C lv  0,375S lv 23,5 Thể tích khí 3 nguyên tử: VRO  1,866 0  1,866  0, 439( Nm3 / kg ) 2 100 100 Thể tích lý thuyết của hơi nước: VH 2O  0,111H lv  0,0124W lv  0,0161V 0 ( Nm3 / kg ) 0  VH 2O  0,111.3, 25  0,0124.50  0,0161.0, 4.2, 2413  1, 031( Nm3 / kg ) 0 Thể tích sản phẩm cháy : Vk  VN2  VRO2  VH 2O  (  1)V 0  0, 439  1, 771  1, 031  0, 4.2, 2413  4,138( Nm3 / kg ) 0 Các phần thể tích của khí 3 nguyên tử bằng áp suất riêng phần của các khí ở áp suất tổng là 0,1MPa, được tính theo các công thức 2.21 đến 2.23 trang 80 sách (2):
rRO2  VRO2 / Vk  0, 439 / 4,138  0,11 rH 2O  VH 2O / Vk  1, 031/ 4,138  0, 25 rn  rH 2O  rRO2  0,11  0, 25  0,36  Entapi của không khí và sản phẩm cháy. Chọn nhiệt độ khói thải là 2000 C Entapi của khói thải: I k0  VRO (c )CO  VN (c ) N  VH0 O (c ) H O (kcal / kg ) 2 2 2 2 2 2 Tra bảng 3.2 theo (1) ta có giá trị của c :  I k0  0, 439.85, 4  1, 771.62,1  1, 031.72,7  222, 4(kcal / kg ) Entapi của không khí lý thuyết : I 0  V 0 (c )  2,2413.63, 6  142,5(kcal / kg ) Entapi của khói đối với 1kg nhiên liệu được xác định I k  I k0  (  1) I 0  222, 4  (1, 4  1)142,5  279, 4( kcal / kg ) 1.2 Cân bằng nhiệt lò hơi. Phương trình cân bằng nhiệt : Q0l  Q1  Q2  Q3  Q4  Q5  Q6 (kcal / kg ) Tổng nhiệt khi đốt 1kg nhiên liệu : Q0l  Qth  Qk  in  Q f (kcal / kg ) l Do không khí được đưa trực tiếp vào buồng đốt không qua bộ sấy không khí nên không có Qk , Q f , in .  Q0  Qth  1801(kcal / kg ) l l Tổn thất nhiệt do cháy không hết về mặt hóa học q3 : Khi đốt nhiên liệu rắn trên lò ghi thủ công. Chọn q3  3% (theo 1) Tổn thất nhiệt do cháy không hết về mặt cơ học q4 : Đốt nhiên liệu trên ghi chọn q4  11% (theo 1) Tổn thất nhiệt ra môi trường q5 không đáng kể. chọn q5  0,5% (theo 1) Tổn thất nhiệt do xỉ thải q6 : axi (ct ) xi Alv q6  l Q0 axi - phần xỉ thải ra khỏi lò. Đối với lò ghi chọn a xi  0,8 (ct ) xi - entapi của xỉ, kcal/kg. chọn nhiệt độ xỉ thải t xi  6000 C
Theo (1) ta chọn (ct ) xi  133,8(kcal / kg ) 0,8.133,8.1, 25  q6   0, 08% 1801 Tổn thất nhiệt do khói thải q2 : Chọn nhiệt độ không khí lạnh là 300C, độ ẩm   80% , I l0  85(kJ / kg )  20,3(kcal / kg ) (279, 4  0, 4.20,3)(100  10)  q2   13, 6% 1801 Tổng tổn thất trong lò hơi : q  q 2  q3  q4  q5  q6  13, 6  3  11  0,5  0,07  28,17% Hiệu suất lò hơi : l  100   q  100  28,17  71,83% Lượng nhiên liệu tiêu hao : D(i p  i pb ) 500(654, 09  27)100 B   237,8(kg / h) Q . l 0 1801.73, 2 Lượng nhiên liệu tiêu hao tính toán : q4 11 Bt  B(1  )  237,8(1  )  211, 6(kg / h) 100 100 1.3 Tính toán nhiệt trao đổi trong buồng lửa Nhiệt lượng hữu ích sinh ra trong buồng lửa : 100  q3  q6 Qo  Q0 l  Qk' , kcal / kg 100 Qk'  ( 0   n ) I l0 , kcal / kg  0 : lượng không khí lọt vào buồng lửa chọn là 0,1  n = 0 100  3  0, 08 Q0  1801  0,1.20,3  1747, 6(kcal / kg ) 100 Tính thể tích buồng lửa V0: Thể tích buồng lửa được xác định theo ứng xuất nhiệt buồng lửa B.Qth / V0 (kcal / m3h) (theo (3)) l
Ta chọn B.Qth / V0  300.103 (kcal / m3h) l l B.Qth 211, 6.1801 V0  3   1,3(m3 ) 300.10 300000 Tính diện tích ghi Diện tích ghi được xác định theo nhiệt thế trên ghi B.Qth / R(kcal / m3h) l (theo (3)) Ta chọn B.Qth / V0  500.103 (kcal / m3h) l l B.Qth 211, 6.1801 R 3   0,85(m2 ) 450.10 450000 V 1,3 Chiều cao lò đốt : H    1,5(m) R 0,85 Chọn chiều dài buồng đốt là 1m, chiều rộng buồng đốt là 0,8m. Toàn bộ diện tích vách buồng lửa : Fv  2(1.0,8  1.1,5  0,8.1,5)  7 m2 Vo 1,3 Bề dày hiệu dụng của lớp bức xạ ngọn lửa : S  3, 6  3, 6.  0, 67( m) Fv 7, 72 Vậy ta có các thông số lò đốt như sau : Chiều cao lò đốt là 1,5m Chiều dài lò đốt là 1m Chiều rộng lò đốt là 0,8m. Tường buồng đốt chụi lực có 3 lớp. Lớp trong cùng lót bằng gạch chụi lửa xốp samôt có kích thước 250  125  65mm. Lớp thứ 2 gồm các tấm peclit dày 50mm, lớp thứ 3 là gạch có kích thước 250  125  65mm. Vậy tổng chiều dày tường buồng đốt là 300mm. 1.4 Tính toán các bề mặt đối lưu.  Phương trình cân bằng nhiệt kH t Phương trình truyền nhiệt thứ nhất: Q  (kcal / kg ) Bt Q : nhiệt lượng do bề mặt đốt hấp thụ bằng đối lưu và bức xạ đối với 1kg nhiên liệu,kcal/kg. H : bề mặt đốt tính toán, thường lấy bề mặt ngoài (phía khói), m2 t : độ chênh nhiệt độ , 0 C
Bt : tiêu hao nhiên liệu tính toán, kg/h Phương trình cân bằng nhiệt thứ hai: cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng do hơi, nước hoặc không khí hấp thụ:  ( I ' I "  I z0 )  Q, kcal / kg q5 10   hệ số bảo toàn nhiệt năng:   1   1  0,995 100 100 I’ và I” – entapi của khói vào và ra khỏi bề mặt đốt, kcal/kg Nhiệt độ khói vào lò là 9000 C  I '  (466.0, 439  297.1, 771  364.1, 031)  0, 4.2, 2413.306  1380, 2( kcal / kg ) Nhiệt độ khói ra khỏi lò là 2000 C  I "  279, 4( kcal / kg ) Entapi của không khí lọt vào lò : I z0  V 0c pt thu  2, 2413.1,3.27  78, 7( kcal / kg ) Hệ số không khí lọt   0,01  0,05  0,06 ( gồm thiết bị khử bụi và đường khói) Nhiệt lượng do không khí lọt vào lò :  I z0  0,06.78, 7  4,722(kcal / kg )  Q   ( I ' I "  I z0 )  0,995(1380, 2  279, 4  4, 7)  1105,5(kcal / kg )  Tính hệ số truyền nhiệt k . Hệ số truyền nhiệt của tường nhiều lớp : 1 k , (kcal / m 2 h 0C ) 1 t v c 1     1 t v c  2 Nhiệt trở của tro xỉ đóng bên ngoài ống  t / t gọi là hệ số bám bẩn  . Đối với bề mặt không có thổi lò chon   0,01 . Nhiệt trở vách ống trơn  v / v bằng kim loại trong tất cả các trường hợp đều không tính. Nhiệt trở lớp cáu trong ống  c / c ở lò hạ áp, nhưng vì để đảm bảo sự làm việc bình thường của lò hơi, bề dày lớp cáu không được vượt quá giá trị cho phép, cho nên trở nhiệt này thường được bỏ qua trong tính toán.  Hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu 1 .
Lưu lượng thể tích trung bình của khói BVk (  273) 211, 6.4,138(550  273) 3 V t   0, 74 ( m /s) 3600.273 3600.273  '  " 900  200 Nhiệt độ tính toán của dòng :     5500 C 2 2 Thể tích khói đối với 1kg nhiên liệu Vk  4,138( Nm3 / kg ) Chọn đường kính ống nước là  51 2,5(mm) (đường kính ngoài và bề dày). Bước ống 60mm. Số ống trong một chùm ống là 18 ống. V Tốc độ khói được tính trong công thức trang 66 (1) :   ,m/ s F d2 2 Diện tích tiết diện khói qua F  a.b  z ,m 4 Chọn kích thước khói đi vào: a  b = 0,8  0,2(m) 3,14.0, 0512  F  0,8.0, 2  16  0,13(m 2 ) 4 0,74 Vậy vận tốc khói tính được là:   5, 7( m / s ) 0,13 Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu khi dòng khói chảy dọc theo chùm ống. Đường kính tương đương dtd , m : 4ab 4.0,8.0, 2 dtd  d   0,051  0,199(m)  200(mm) z d 16.3,14.0, 051 Tra đồ thị hình 6.7 trang 77 (1) theo đường kính tương đương dtd  200mm và vận tốc khói   5, 7( m / s ) ta được  H  13,1(kcal / m 2 .h0C ) \ Khi làm nguội dòng khói   k  Clv Cl H Hệ số hiệu chỉnh chiều dài tương đối Cl được tính đến vì l / dtd  1,5 / 0,52  2,950 . Tra đồ thị hình 6.7 trang 78 (1) theo tỷ số l / d ta được Cl  1,3 Hệ số hiệu chỉnh cho các đặc tính vật lý của dòng khi thay đổi nhiệt độ và thành phần môi chất Clv . Tra đồ thị hình 6.7 trang 78 (1) theo tỷ lệ thể tích khí 3 nguyên tử rH 0  0, 25 và nhiệt độ của dòng khói   5500 C ta được Clv  1, 03 2
Vậy ta được hệ số tỏa nhiệt đối lưu : 1  Clv Cl H  1, 03.2,9.13,1  39,13(kcal / m 2 .h0C ) Hệ số tỏa nhiệt từ khói cho vách 1   k   b , (kcal / m 2 .h0C )   hệ số bao phủ tính đến sự giảm hấp nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ. Chọn   0,9 theo hình 6.1 trang 62 (1).  b :hệ số tỏa nhiệt bằng bức xạ Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy cho dòng khói có bụi theo công av  1 3 1  (TV / T ) 4 thức trang 82 sách (1):  b  4,9.10 8 aT , kcal / m 2 h 0C 2 1  (TV / T ) Trong công thức trên : av - độ đen của vách các bề mặt hấp thụ bức xạ, đối với các bề mặt đốt của lò hơi chọn av  0,82 T- nhiệt độ tuyệt đối của dòng khói, T = 550+273 = 823K Tv – nhiệt độ tuyệt đối của vách ngoài bề mặt bức xạ, K. tv chọn bằng chọn bằng nhiệt độ trung bình của mặt ngoài lớp tro đóng trên ống. tv  t  t t : nhiệt độ trung bình của môi chất trong ống, 0 C . Đối với chất lỏng sôi chọn t là nhiệt độ sôi  t  143, 620 C . t : Độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ của vách ống bám bẩn và nhiệt độ của môi chất trong ống ( 0 C ), giá trị nó phụ thuộc vào dạng nhiên liệu đốt, dạng bề mặt đốt và nhiệt độ dòng khói. Đối với các chùm ống sinh hơi ở nhiệt độ khói lớn hơn 400 0 C chọn t  600 C (theo công thức 6.34 trang 137 sách(2))  tv  t  t  143, 62  60  203, 620 C Vậy Tv = 203,62 +273 = 476,62K a : độ đen của dòng khói có bụi ở nhiệt độ T(K) theo công thức 6.31 trang 136 sách (2) a  1  e kps Tổng lực hấp thụ của dòng khói có bụi kps Hệ số làm yếu bức xạ của môi trường buồng đốt được tính toán phụ thuộc vào nhiệt độ khói đầu ra buồng  "T theo công thức 5.24 trang 111 sách (2)
k  k HC  kZL  ZL  kcoc x1.x2 Nồng độ trung bình của tro trong khói ZL ( g / m3 )xác định theo công thức 2.24 [2]  ZL  10 A pYH / VG Với độ tro A p  1, 25% , YH phần tro của nhiên liệu do khói mang đi. YH  0,07 VG  4,138(m3 / kg )   ZL  10 A p YH / VG  10.1, 25.0, 07 / 4,138  0, 21( g / m3 ) Giá trị kcoc  10 . Các hệ số không thứ nguyên x1 và x2 tính đến ảnh hưởng nồng độ các hạt cốc trong ngọn lửa phụ thuộc vào dạng nhiên liệu. Đối với nhiên liệu dễ cháy x1  0,5 , khi nhiên liệu cháy trong không gian x2  0,1 Hệ số làm yếu bức xạ bởi phần không sáng của môi trường buồng đốt, bao gồm các khí 3 nguyên tử k HC  rn .kG . ở đây rn  rRO  rH O  0,36 2 2 Áp suất tổng khí 3 nguyên tử: pn  p.rn  0,36.1  0,36 kG - hệ số làm yếu bức xạ bởi khí 3 nguyên tử, 1/(m.MPa) xác định theo công thức 5.26 trang 111 sách (2).  7,8  16rH O   "  273   7,8  16.0, 25   900  273  kG   2  .  1  0,37 T   . 1  0,37   2,89  3,16 pn s  1000   3,16 0,36   0,61   1000     Hệ số làm yếu bức xạ của hạt tro ,1/(m.MPa) xác định theo công thức 5.27 44 trang 111 sách (2): k ZL  3 (TT" )2 d zl 2 d zl giá trị trung bình đường kính các hạt tro (  m ) theo bảng 5.4 trang 112 44 44 sách (2) chọn d zl  20 m .  kZL    0,054 T " 2 2 3 (T ) d zl 3 (900  273)2 .202  k HC  rn .kG  0,36.2,89  1, 0404 Do đó : k  k HC  kZL ZL  kcoc x1.x2  1, 0404  0,054.0, 21  10.0,5.0,1  1,552
Vậy độ đen của dòng khói có bụi a  1  e  kps  1  e1,552.1.0,61  0,39 Hệ số tỏa nhiệt bức xạ (có sự bức xạ của tro bụi): 0,82  1 1  (476, 62 / 823) 4  b  4,9.108 0,39.8233  20, 41(kcal / m2 h0C ) 2 1  (476,62 / 823)  1   . k   b  0,9.39,13  20, 41  40,1(kcal / m 2 .h 0C ) Hệ số tỏa nhiệt từ vách cho môi chất lạnh  2 có thể bỏ qua nên  2  0 1 Vậy hệ số truyền nhiệt tìm được k   28, 62(kcal / m 2 .h 0C ) 1  0,01  0  0  0 40,1  Độ chênh lệch nhiệt độ t tl  tn 0 Theo trang 94 tài liệu số (1) : t  , C  2,3lg tl  tn Với  tl : hiệu số nhiệt độ lớn hơn của các môi chất trao đổi nhiệt ở tận cùng của bề mặt đốt ( độ chênh nhiệt độ khói):  tl  900  200  7000 C Với  tn : hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn ở tận cùng đầu kia của bề mặt đốt (độ chênh lệch nhiệt độ nước):  tn  143, 62  27  116,620 C tl   tn 700  116,62  t    325, 90 C  tl 700 2,3lg 2,3lg tn 116, 62 Từ phương trình truyền nhiệt thứ nhất : kH t Q.Bt 1105,5.211, 6 Q H    25,1(m2 ) Bt k .t 28, 62.325,9 Vậy diện tích bề mặt đốt tính toán H = 25,1(m2). Các kích thước của lò hơi : Chiều cao tổng thể lò 3509mm Chiều dài tổng thể lò là 2500mm Chiều rộng tổng thể lò là 2300mm