Аэродинамический расчет газового тракта котла и выбор дымососа
Расчет перепада давлений по газовому тракту, выбор тягового оборудования для водогрейной котельной. Конструкция и режимы работы дымососа ДН–12,5-1500. Установка батарейного циклона БЦ–49 и центробежного скруббера, золоуловителей для очистки дымовых газов.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 04.04.2015 |
Размер файла | 729,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Кузбасский Государственный Технический Университет имени Т.Ф. Горбачёва"
Институт энергетики
Кафедра Теплоэнергетики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине "Тепловые двигатели и нагнетатели"
Тема проекта: Аэродинамический расчёт газового тракта котла
и выбор дымососа
Выполнил: студент группы ТЭ-101
Трофимов П.П.
Проверил: Доцент, к.т.н.
Абрамов А.П.
Кемерово 2014
Содержание
- Аннотация
- 1. Аэродинамический расчет газового тракта
- 1.1 Исходные данные для расчета
- 1.2 Расчет перепада давлений по газовому тракту
- 1.3 Выбор тягового оборудования
- 1.5 Конструкция дымососа ДН - 12,5-1500
- 1.6 Режимы работы дымососа
- 1.6.1 Регулирование в номинальном режиме
- 1.6.2 Регулирование в пиковом режиме
- 1.6.3 Регулирование в летнем режиме
- 1.7 Технико-экономические характеристики
- 2. Дымососная станция
- 3. Очистка дымовых газов
- Список литературы
Аннотация
В курсовом проекте производится аэродинамический расчет газового тракта котельной установки. От тяги зависит коэффициент полезного действия котлоагрегата, его производительность и устойчивость работы. Поэтому так важно правильно рассчитать и подобрать тяговое оборудование.
В водогрейной котельной работают четыре котла. Для очистки дымовых газов предусмотрены батарейный циклон БЦ - 49 и центробежный скруббер (труба Вентури) ВТИ - ЦС 19. Для подвода газов к дымовой трубе выполнен двусторонний подвод газохода. Для нормальной работы одного котла необходим один дымосос. Для очистки дымовых газов необходима пара золоуловителей, в случае их поломки нужно переключиться на пару резервных золоуловителей.
1. Аэродинамический расчет газового тракта
1.1 Исходные данные для расчета
Данные для расчета газохода взяты из задания к курсовому проекту
Таблица 1.1.1. Исходные данные
№ |
Q, |
tгк, |
tгт, |
Тип |
nк, |
hтр, |
dтр, |
Ргк, |
№ |
rh2o, |
|
варианта |
м3/c |
°С |
°С |
ГОУ |
шт |
м |
м |
кПа |
схемы |
||
5 |
10,0 |
180 |
150 |
БЦ+ТВ |
4 |
90 |
1,3 |
1,2 |
Г 46-1 |
0,25 |
где Q - расход дымовых газов на выходе из котла;
tгк - температура газов на выходе из котла;
tгт - температура газов на выходе из дымовой трубы;
nэк -число электрофильтров;
hтр - высота дымовой трубы;
dтр - диаметр дымовой трубы;
Pгк- потери давления дымовых газов
Рис. 1.1.1. Расчетная схема газохода котла
Расчетная схема обеспечивает 100% резерв всего оборудования для того, чтобы обеспечить бесперебойность работы котельного агрегата. Для очистки дымовых газов установлено два батарейных циклона БЦ-49 и 2 скруббера типа ВТИ-ЦС 19. В случае поломки дымовые газы с помощью шиберов направляются в резервные золоуловители. На котельной работают 4 котла и схемы газоходов у них одинаковы, поэтому расчет ведем для одного котла. Расчетные данные элементов газового тракта котла представлены в табл. 1.1.2.
Таблица 1.1.2. Расчетная таблица элементов газового тракта
Вариант 46-1 |
||||||||
1г |
2г |
3г |
4г |
5г |
6г |
7г |
8г |
|
L = 8м |
L = 8м |
SН/SК = 1 |
L = 4м |
L = 4м |
SН/SК = 3 |
|||
9г |
10г |
11г |
12г |
13г |
14г |
15г |
16г |
|
SК/SН = 3 |
R/b = 3 |
L = 4,5м |
R/b = 2,5 |
L = 4м |
SН/SК = 1 |
|||
17г |
18г |
19г |
20г |
21г |
22г |
23г |
24г |
|
L = 2м |
R/b = 2,0 |
L = 2м |
L = 10м |
L = 30м |
||||
25г |
26г |
27г |
28г |
29г |
30г |
31г |
32г |
|
L = 5м |
L = 12м |
L = 5м |
L = 25м |
SН/SК = 1 |
L = 6м |
|||
33г |
34г |
35г |
36г |
37г |
38г |
39г |
40г |
|
L = 2м |
R/b = 2,0 |
L = 4м |
R/b = 3 |
SК/SН = 3 |
SН/SК = 3 |
L = 5м |
L = 2,5м |
|
41г |
42г |
43г |
44г |
45г |
46г |
|||
L = 8м |
L = 8м |
L = 2,5м |
L = 2,5м |
R/b = 2,5 |
По исходным данным выполняем расчеты сопротивлений участков, которые сведены в табл. 1.1.3.
Пример расчета прямолинейного участка (3г, 2г, 5г, 7г):
м3/с;
м2;
э
Расчетная скорость, м/с:
Коэффициент сопротивления:
Сопротивление участка:
a и b - стороны поперечного сечения короба;
R - радиус кривизны воздуховода;
S - площадь поперечного сечения короба;
ж - коэффициент местного сопротивления;
б - угол поворота прямоугольного воздуховода;
в - угол поворота в тройнике;
L - длина воздуховода.
Таблица 1.1.3. Расчеты сопротивления участков
Наименование и номер на схеме |
Размеры |
Коэффициент сопротивления ж |
Дh, Па |
||
Участок от выхода из котла до входа в золоуловитель |
|||||
1 |
Тройник (4г) |
; |
1,25 [1. рис. рис. VII-22] |
||
2 |
Шибер (6г) |
м/с |
0,1 [1. п. 16 табл.VII-3] |
||
3 |
Диффузор (8г) |
22 м/с |
0.105 [1. рис. рис. VII-11, VII-12] |
||
4 |
Прямоугольный газоход (3г, 2г, 5г, 7г) |
м/с |
|||
Расчет золоуловителя |
|||||
5 |
Батарейный циклон БЦ-49 (9г) |
кг/м2; м3/ч |
Аэродинамические потери 65 кг/м2 |
||
6 |
Скруббер типа ВТИ-ЦС-19 (9г) |
м3/ч; |
Аэродинамические потери 60 кг/м 2 |
||
Участок от золоуловителя до дымососа |
|||||
7 |
Конфузор (10г) |
22 м/с |
0,105 [1. рис. рис. VII-11, VII-12] |
||
8 |
Поворот (11г) |
; м/с |
0,15 [1. рис. рис. VII-15] |
||
9 |
Поворот (13г) |
; м/с |
0,175 [1. рис. рис. VII-15] |
||
10 |
Поворот (46г) |
; м/с |
0,175 [1. рис. рис. VII-15] |
||
11 |
Шибер (15г) |
м/с |
0,1 [1. п. 16 табл.VII-3] |
||
12 |
Тройник (16г) |
м/с; |
1,25 [1. рис. рис. VII-22] |
||
13 |
Шибер (18г) |
м/с |
0,1 [1. п. 16 табл.VII-3] |
||
14 |
Диффузор (38г) |
м2м2 м/с |
ж [1. рис. рис. VII-11, VII-12] |
||
15 |
Прямоугольный газоход (12г, 14г, 45г, 44г, 42г, 17г, 39г) |
||||
Участок от дымососа до входа в коллектор |
|||||
16 |
Конфузор (37г) |
22 м/с |
ж [1. рис. рис. VII-11, VII-12] |
||
17 |
Поворот (36г) |
; м/с |
0,15 [1. рис. рис. VII-15] |
||
18 |
Поворот (34г) |
; м/с |
0,45 [1. рис. рис. VII-15] |
||
19 |
Шибер (32г) |
м/с |
0,1 [1. п. 16 табл.VII-3] |
||
20 |
Поворот (20г) |
; м/с |
0,45 [1. рис. рис. VII-15] |
||
21 |
Поворот (20г) |
; м/с |
0,45 [1. рис. рис. VII-15] |
||
22 |
Собирающий тройник (30г) |
м/с; |
1,25 [1. рис. рис. VII-22] |
||
23 |
Прямоугольный газоход (35г, 33г, 33г, 21г, 22г, 23г) |
м/с |
|||
Участок от коллектора до входа в дымовую трубу |
|||||
24 |
Коллектор (24г) |
м/с |
1,25 [1. рис. рис. VII-22] |
||
25 |
Поворот (28г) |
; м/с |
0,15 [1. рис. рис. VII-15] |
||
26 |
Поворот (28г) |
; м/с |
0,15 [1. рис. рис. VII-15] |
||
27 |
Прямоугольный газоход (25г, 29г, 27г) |
м/с |
|||
Расчет сопротивления в дымовой трубе |
|||||
28 |
Дымовая труба (26г) |
м/с |
|||
1.2 Расчет перепада давлений по газовому тракту
котельная дымосос золоуловитель скруббер
Полный перепад давления при уравновешенной тяге рассчитывается по формуле:
Нп = Н - Нс,
где Н - суммарное сопротивление участков газового тракта, включающее в себя потери давления дымовых газов в котле и все необходимые поправки, определяется по формуле:
где h1=1211,33 Па - суммарное сопротивление участков до золоуловителя; h2 = 1322,26 Па - суммарное сопротивление участков после золоуловителя и сопротивление золоуловителя;
- коэффициент, учитывающий высоту над уровнем моря, при высоте до 200 м. принимается равным 1;
Нс - суммарная самотяга по газовому тракту. Так как в схеме нет участков с перепадом высот, поэтому самотягу рассчитываем только для дымовых труб:
Нс =2 hд.т,
где hд.т - участок тракта с перепадом высот.
Суммарное сопротивление газового тракта:
Величина самотяги любого участка газового тракта, включая и дымовую трубу при искусственной тяге, рассчитывается по формуле:
1
где Н - расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечений данного участка тракта; tср - средняя температура на данном участке; Р - абсолютное среднее давление газов на участке, при избыточном давлении меньше 500 мм.вод.ст., принимается равным 1;
Самотяга дымовой трубы:
Полный перепад давлений:
Нп = 2412,1 - 464,17 = 1960,93 Па.
1.3 Выбор тягового оборудования
Расчётная производительность машины:
где 1 - коэффициент запаса по производительности, принимается для дымососов - 1,1, согласно п.4.3. 1;
Q - расход газов, м3/с;
760/hэф - коэффициент, учитывающий высоту над уровнем моря, при высоте до 200 м. принимается равным 1. 1
Расчётное полное давление машины:
Нр = 2Нп,
где 2 - коэффициент запаса по давлению, для дымососа - 1,2;
Нп - полный перепад давлений в тракте, Па.
Мощность привода:
, Вт
где 3 = 1,1 - коэффициент запаса по мощности эл. двигателя;
э = 0,9 - эксплуатационный КПД двигателя.
Расчетное полное давление:
Нр = 1,21960,93 = 2337,52 Па
Для установки принимаем дымосос ДН - 12,5 - 1500 характеристики которого приведены в табл. 1.3.1.:
Таблица 1.3.1. Характеристики дымососа ДН - 12,5-1500
Модель |
n, об/мин |
Q, тыс. м3/ч |
P, кПа |
з, % |
N, кВт |
|
Д - 12,5 |
1500 |
39,9 |
3,5 |
83 |
47,2 |
Мощность привода дымососа:
1.4 Определение рабочих параметров тягового оборудования
Построим характеристику сети, машины и определим рабочие точки.
Характеристика газового тракта:
H = R·Q2
где H = 1960,93 Па - полный перепад давлений по газовому тракту;
Q = 39600 м 3/ч - расход газов за дымососом.
R = H/Q2 = 1960,93 /39,62 =1,242
Характеристика сети:
Н=1,242 · Q2.
Принимая различные значения (табл. 1.4.1) Q построим характеристику сети.
Таблица 1.4.1. Данные для построения характеристики газового тракта
Q, тыс. м 3/ч |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
H, Па |
124,2 |
496,8 |
1117,8 |
1987,2 |
3105 |
Рис. 1.4.1. Характеристика газохода и дымососа ДН - 12,5-1500
1.5 Конструкция дымососа ДН - 12,5-1500
Рис. 1.5.1. Центробежный дымосос ДН-12,5-1500 (все размеры указаны в мм)
Основными узлами дымососов являются рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и постамент.
Рабочие колеса дымососов состоят из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из 16 листовых загнутых назад лопаток, расположенных между основным и коническим покрывающими дисками. Лопатки и покрывающий диск - штампованные.
Улитки дымососов - сварные из листовой стали. Для создания необходимой жесткости торцевые стенки улиток усиливаются оребрением из полос. Выем ротора дымососов (электродвигатель-привод с насаженным рабочим колесом) осуществляется через отверстие в торцевой стенке улиток, расположенной между рабочим колесом и электродвигателем.
1.6 Режимы работы дымососа
Регулирование производительности, в связи с изменениями сезонных нагрузок, осуществляется путем изменения угла лопаток направляющего аппарата.
1.6.1 Регулирование в номинальном режиме
Как было сказано выше регулирование осуществляется при помощи установки угла направляющего аппарата в положение ?. При этом режиме КПД дымососа
1.6.2 Регулирование в пиковом режиме
Регулирование в пиковом режиме осуществляется при помощи установки угла направляющего аппарата в положение ?. При этом режиме КПД дымососа .
1.6.3 Регулирование в летнем режиме
В летнем режиме из 4 котлов, 2 отключаются из работы, а остальные 2 работают при номинальной нагрузке. Регулирование осуществляется при помощи установки угла направляющего аппарата в положение ?. При этом режиме КПД дымососа
1.7 Технико-экономические характеристики
К технико-экономическим показателям работы дымососного агрегата относятся коэффициент полезного действия дымососа, а также расход электроэнергии.
Режим работы дымососа считается экономичным, если выполняется условие:
Расход электрической энергии за сутки:
Wсут=Nд·24
Расход электрической энергии в пиковом режиме за сутки:
Расход электрической энергии в номинальном режиме за сутки:
Удельный расход электрической энергии на 1 м 3 дымовых газов:
Удельный расход электрической энергии на 1 м3 дымовых газов в номинальном режиме:
Удельный расход электрической энергии на 1 м3 дымовых газов в пиковом режиме:
2. Дымососная станция
Дымососная станция представляет собой здание из железобетонных плит толщиной 220 мм. Габаритные размеры: длина - 16 м; ширина - 9,5 м и высота - 12 м. Транспортирование дымососов, электродвигателей, из здания осуществляется с помощью двойных ворот шириной - 4 м.
На территории дымососной станции находится ремонтная площадка. Размеры площадки: длина - 2 м; ширина - 2 м. Расположение дымососов - однорядное. Расстояние между агрегатами и стеной здания составляет 2 м, между агрегатами - 2 м.
Ремонт и обслуживание дымососов происходит с помощью кран-балки.
Схема станции приведена на рисунке 2.1.
Рис. 2.1 (а) Схема дымососной станции (размеры указаны в метрах)
Рис. 2.1 (б) Схема дымососной станции (размеры указаны в метрах)
3. Очистка дымовых газов
Очистка дымовых газов происходит в батарейном циклоне БЦ-49 и центробежном скруббере (труба Вентури) ВТИ-ЦС 19 установленными последовательно.
Обеспыливаемый газ через входной патрубок поступает в распределительную камеру, откуда он выходит в кольцевые зазоры между корпусами элементов и выхлопными трубами. В зазорах батарейный циклон имеет направляющие аппараты, закручивающие газовый поток таким образом, что создающаяся центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпусов элементов и пыль ссыпается через пылеотводящие отверстия в сборный бункер. Очищенный газ через выхлопные трубы поступает в камеру. Для крепления корпусов элементов и выхлопных труб служат соответственно нижняя и верхняя трубные доски. Поступившая в бункер пыль отводится по течке, на которой установлены разгрузочные устройства, подающие пыль в систему пылетранспорта.
Далее из батарейного циклона дымовые газы поступают в центробежный скруббер ВТИ-ЦС 19.
Центробежный скруббер представляет собой полый цилиндр, и нижнюю часть которого тангенциально вводится запыленный газ; в верхней части цилиндра по его окружности установлены форсунки (сопла), через которые жидкость (вода) подается на внутреннюю стенку цилиндра и образует тонкую водяную пленку. Газ движется в скруббере по винтовой линии снизу-вверх; пыль отжимается к стенкам скруббера, смачивается водой и вместе с ней стекает в виде пульпы в нижнюю часть скруббера, откуда и удаляется из аппарата.
В цементной промышленности скрубберы как аппараты мокрого способа очистки газа вследствие вяжущих свойств пыли и трудности утилизации пульпы имеют ограниченное применение. Они могут быть рекомендованы в основном для очистки аспирационного воздуха при дроблении известняка с использованием пульпы (при мокром помоле) в сырьевых мельницах, а также для очистки газов сушильных барабанов угля и шлака при условии возможности утилизации пульпы или сброса ее в отвал.
Рис. 3.1. Схема батарейного циклона БЦ-49
Рис. 3.2. Схема центробежного скруббера
Список литературы
1. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / под ред. С.И. Мочана. - 3-е изд. - Л., Энергия, 1977. - 256 с.
2. Аэродинамичский расчет газового тракта (тяги) котельной установки. Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Тепловые двигатели и нагнетатели". Составитель А.П. Абрамов. Кемерово, 2011.
3. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха / под общ. ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1978. - 514 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Организация машинного производства. Методы очистки технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана. Расчет аппаратов очистки газов. Аэродинамический расчет газового тракта. Подбор дымососа и рассеивание холодного выброса.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.09.2012Проект тепловой схемы котельной. Определение падения давления и снижение температуры в паропроводе. Расчет суммарной паропроизводительности и количества котлоагрегатов. Выбор дымососа, его технические характеристики. Расчет Na-катионитовых фильтров.
контрольная работа [182,8 K], добавлен 20.05.2015Расчет распылительной сушилки под производительность Кировского биохимического завода. Подбор вспомогательного оборудования: батарейного циклона, дымососа, топочного вентилятора, насоса для подачи дрожжевой суспензии. Характеристика кормовых дрожжей.
дипломная работа [159,0 K], добавлен 02.02.2013Расчет тепловой схемы котельной закрытого типа с водогрейными котлами. Выбор основного и вспомогательного оборудования, определение исходных данных для аэродинамического расчета газового и воздушного трактов. Расчет технико-экономических показателей.
курсовая работа [1002,2 K], добавлен 19.11.2013Расчёт тепловой схемы котельной, выбор вспомогательного оборудования. Максимально-зимний режим работы. Выбор питательных, сетевых и подпиточных насосов. Диаметр основных трубопроводов. Тепловой расчет котла. Аэродинамический расчёт котельной установки.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.10.2012Расчет пылеуловительной установки для очистки воздушного потока, состоящей из прямоточного циклона и батарейного циклона. Определение расхода газа, при котором обеспечиваются оптимальные условия для работы циклонного элемента, расчет потерь давления.
практическая работа [123,8 K], добавлен 18.04.2010Расчет тепловой нагрузки и выбор технологического оборудования котельной. Тепловой расчет котла ПК-39-II M (1050 т/ч) при сжигании смеси углей. Расчет тяги и дутья. Обоснование и выбор аппаратуры учета, контроля, регулирования и диспетчеризации котельной.
дипломная работа [1011,5 K], добавлен 13.10.2017Расчет необходимой степени очистки промышленных газов и массы веществ. Разработка вариантов схемы и выбор наиболее рациональной. Выбор пылегазоочистного оборудования и сущность механизмов очистки газов. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ.
курсовая работа [965,7 K], добавлен 10.12.2010Обоснование выбора типоразмера котла для ТЭС и турбины. Компоновка котла, особенности его конструкции и работы. Схема компоновки. Топливо. Его характеристики. Процессы и параметры топливного тракта. Схема топливоподачи. Тракты дымовых газов. Параметры.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 02.10.2008Принцип работы водогрейного котла ТВГ-8МС, его конструкция и элементы. Расход топлива котла, определение объемов воздуха и продуктов сгорания, подсчет энтальпий, расчет геометрических характеристик нагрева, тепловой и аэродинамический расчеты котла
курсовая работа [209,5 K], добавлен 13.05.2009