Расчет теплоутилизационной установки вторичных энергоресурсов (стр. 4 из 5)

5. Тепловой баланс котла-утилизатора (анализ процесса парообразования)

5.1. Теплоноситель – дымовые газы после печи.

Расход топлива В=0,33 кг/с,

Температура входа

, выхода .

Энтальпия входа

, выхода ,

Коэффициент полезного действия

.

5.2. Нагреваемая среда – питательная вода.

Температура питательной воды входа

, выхода ,

Энтальпия питательной воды входе при

при

Энтальпия водяного пара

.

5.3. Составляем уравнение теплового баланса:

Исходя из того, что КПД котла-утилизатора 0,95 получим, что:

.

Определяем расход питательной воды:

Доля водяного пара составляет:

.

5.4. Анализ процесса по стадиям.

1) Ищем температуру tх. На стадии нагревания:

По графику определяем температуру для данной энтальпии, которая составляет 259,4 0С. Таким образом

2) Находим теплоту, пошедшую на испарение питательной воды:

Находим теплоту, пошедшую на нагрев питательной воды:

Определяем общее количество теплоты по питательной воде:

Таким образом, доля теплоты, переданная на стадии нагревания составляет:

;

Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена:

Здесь

, средняя температура при нагреве питательной воды:

Принимаем в зоне испарения

. Определим среднюю температуру при испарении питательной воды:

Исходя из этого, поверхность испарения должна быть:

.

5.5. Общая площадь составляет:

С запасом 20% принимаем:

По данной площади подбираем теплообменник со следующими характеристиками:

Таблица 6

Диаметр кожуха, мм	Число трубных пучков, шт	Число труб в одном пучке, шт	Поверхность теплообмена, м2	Площадь сечения одного хода по трубам, м2
2200	3	362	288	0,031

Алгоритм поверочного расчета котла-утилизатора.

Проверим, обеспечит ли выбранный стандартный испаритель протекание процесса теплопередачи при заданных условиях. Поскольку определенное тепловое сопротивление будет со стороны дымовых газов, расчет будем вести по зоне нагрева.

При средней температуре, равной

, получим коэффициент кинематической вязкости n , теплопроводность , удельная теплоемкость .

Найдем теплофизические свойства дымовых газов в интервале температур.

Определяем теплопроводность по формуле:

,

где

- молярная доля i-го компонента; - теплопроводность i-го компонента; - молярная масса i-го компонента, кг/кмоль.

Кинематическая вязкость определяется по формуле:

Здесь , где - динамический коэффициент вязкости i-го компонента, ; - плотность дымовых газов, кг/м3.

Теплоемкость определяется по формуле:

, где - массовая доля i-го компонента; - удельная теплоемкость i-го компонента, .

Теплофизические свойства дымовых газов.

Таблица 7

Наименование	0 0С	100 0С	200 0С	300 0С	400 0С
Теплопроводность,	0,0228	0,0313	0,0401	0,0484	0,057
Кинематическая вязкость,	12,2	21,5	32,8	45,8	60,4
Удельная теплоемкость,	1,01	1,05	1,09	1,1	1,108

Плотность дымовых газов при средней температуре определяется по формуле:

.

Средняя скорость дымовых газов составляет:

м/с,

где

Критерий Рейнольдса определяется по уравнению:

.

Критерий Нуссельта определяется следующим образом:

.

Коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов составляет:

.

Для определения коэффициента теплоотдачи со стороны кипящей воды воспользуемся следующим выражением:

, где - поправочный коэффициент; Р – абсолютное давление в аппарате; q– удельное количество теплоты, переданное через 1 м2 площади, .

Тепло проводимость очищенной воды находим по формуле:

Расчетный коэффициент теплопередачи:

, где , .

Делается вывод: так как Кр>Кф – выбранный аппарат обеспечит нагрев и испарение.

6. Тепловой баланс воздухоподогревателя.

Исходные данные.

6.1. Теплоноситель: продукты сгорания (ОГ)

Расход топлива: В=0,33 кг/с.

Температура: входа

,