Расчет и подбор теплоутилизационного контура (стр. 4 из 5)

Принимаем в зоне испарения

. Определим среднюю температуру при испарении питательной воды:

Исходя из этого, поверхность испарения должна быть:

Общая площадь составляет:

С запасом 20% принимаем:

По данной площади подбираем теплообменник со следующими характеристиками:

Таблица 10

Диаметр кожуха, мм	Число трубных пучков, шт	Число труб в одном пучке, шт	Поверхность теплообмена, м²	Площадь сечения одного хода по трубам, м²
2400	1	310	120	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 11

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 К_р>К_ф – выбранный аппарат обеспечит нагрев и испарение.

4.5 Тепловой баланс воздухоподогревателя

Рис 6. Эскиз воздухоподогревателя.

Исходные данные.

1.Теплоноситель: продукты сгорания (ОГ)

Расход топлива: В=0,0925 кг/с.

Температура: входа

выхода

КПД:

2.Хладоагент: атмосферный воздух.

Расход:

Температура: входа

выхода

Удельная теплоемкость:

Уравнение теплового баланса с учетом КПД:

4.6 Тепловой баланс скруббера (КТАНа)

Рис 7. Эскиз КТАНа.

Исходные данные.

1.Теплоноситель: дымовые газы после воздухоподогревателя.

Расход топлива: В=0,0925 кг/с.

Температура: входа

выхода

2.Хладоагент: вода.

I поток (поступает в КУ).

II поток (техническая вода):

Тепловой баланс имеет вид:

4.7. Расчет энергетического КПД тепло-утилизационной установки

Энергетический КПД установки рассчитывается по формуле:

h=[Q_пол+Q’_КУ+ Q’’_ВП+ Q’’’_КТАН]/ В*`Q_р^н* h_т,

где Q_пол – полезная тепловая нагрузка технологической печи,

Q’_КУ– полезная теплота котла-утилизатора,

Q’’_ВП– полезная теплота водоподогревателя,

Q’’’_КТАН – полезная теплота КТАНа.

Таким образом,

h=(3183,24 + 517,77 + 125,61 + 194,1)/0,0925*49169*0,95 = 0,93, или 93%.

Рис. 8. Энергетические вклады составляющих установки

Очевидно, что наибольший вклад в КПД тепло-утилизационной установки обусловлен работой технологической печи.

4.8. Расчет эксергетического КПД процесса горения

Эксергетический метод анализа энерготехнологических систем позволяет наиболее объективно и качественно оценить энергетические потери, которые никак не выявляются при обычной оценке с помощью первого закона термодинамики. В качестве критерия в рассматриваемом случае используется эксергетический КПД, который определяется как отношение отведенной эксергии к подведенной эксергии: