Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Сентября 2013 в 15:00, курсовая работа
Курсовая работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка используемой литературы. В первой главе представлена классификация битумохранилищ, их конструктивное устройство и рассмотрены основные теоретические вопросы процесса горения. Во второй главе описана принципиальная технологическая схема битумохранилища. В третьей главе приведен основной технологический расчет установки, определены параметры. В четвертой главе приводится графическая часть, состоящая из трех чертежей формата А4.
(23)
где - суммарная площадь днища, [м2]; - суммарная площадь контакта с грунтом боковых стенок, [м2]; h2 – коэффициент теплопередачи из основного отсека битумохранилища в почву, [кВт/м2·0С], ]; h3 – коэффициент теплопередачи из дополнительного отсека в почву, [кВт/м2· 0С].
(24)
где lиз – толщина изоляционной засыпи (шлак) между стенкой битумохранилища и грунтом, lиз = 0,3м; - коэффициент теплопроводности засыпки, = 0,00014 кВт/ м·0С;
lп – длина теплового потока в почве при установившемся режиме, lп = 6м при определении теплового потока из основного отсека в почву; lп = 6м при определении теплового потока из дополнительного отсека; - коэффициент теплопроводности, = 0,0023 кВт/ м·0С [2].
где a – ширина битумохранилища, a=4,62м ; - высота слоя битума у боковой стенки основного отсека, ; hНС – высота нагреваемого слоя битума, hНС =2,5 м; b – длина основного отсека, b = 5,78 м;[2].
Учитывая, что передняя и задняя стенки имеют трапециевидную форму вследствие наклона днища битумохранилища на 8 градусов, длина днища основного отсека будет больше длины зеркала этого отсека:
где a – ширина битумохранилища, a=4,62м ; b – длина основного отсека, b = 5,78 м; – длина днища основного отсека с учетом угла наклона, м; – угол наклона днища, ⁰[2].
(27)
где a – ширина битумохранилища, a=4,62м ; - высота слоя битума у боковой стенки дополнительного отсека, ; h'НС – высота нагреваемого слоя битума дополнительного отсека, h'НС =3,04 м; f – длина основного отсека, f = 2,00 м[2].
где a – длина днища, a=4,62м ; – ширина днища основного отсека, м; f – ширина днища дополнительного отсека, f = 2,00 м; – угол наклона днища, ⁰[2].
Потеря тепла через наружные стенки и днище в почву равна сумме потерь из основного и дополнительного отсеков:
Для основного отсека:
Для дополнительного отсека:
Суммарная потеря тепла:
1643,1+1449,34=3092,44
Для основного отсека:
Для дополнительного отсека:
где - коэффициент теплоотдачи от зеркала битума в воздух,
=0,00015 кВт/ м2 ·0С; tВ – температура воздуха в битумохранилище, tВ =20 0С [2];
SЗер – площадь зеркала битума основного отсека, [м2].
Площадь зеркала битума:
где m – длина зеркала битума, – длина зеркала битума осовного отсека, ; – длина зеркала битума дополнительного отсека, ; n – ширина зеркала битума, n = 2,8 м.
Для основного отсека:
Для дополнительного отсека:
Суммарная потеря тепла зеркалом битума в воздух:
(33)
2.6. Расчет общего количества тепла, необходимого для работы битумохранилища
где tп.в – температура пара на входе в змеевик, tп.в = 165 0С (при р =0,8МПа);
tК – температура конденсата, tК = 85-95 0С, примем tК = 95 0С [2]; hн – коэффициент теплопередачи нагревателя, [кВт/м2· 0С].
где lcm – толщина стенки, lcm = 0,005 м; - коэффициент теплопроводности стенки, = 0,046 кВт/м·0С; и - коэффициенты теплоотдачи от битума к материалу перегородки и обратно = 11,1 кВт/ м2 ·0С; = 0,043 кВт/ м2 ·0С [2].
.
где Q1–потери тепла через наружные стенки в почву, ;Q2–потери тепла зеркалом битума в воздух, ; QД2–потери из дополнительного отсека в основной, ;Qпол–полезно расходуемое тепло, .
.
По табличным данным SН = 50–70 [м2], [2], [6].
Для сравнения рассмотрим паровой (GП) и масляной нагрев (GМ).
где Н1 – удельная энтальпия пара при рабочем давлении 0,8 МПа,
Н1 = 2770,4 кДж/кг [11], [Приложение 1];
Н2 – удельная энтальпия отработавшего пара при давлении 0,2 МПа,
Н2 = 500-600 кДж/кг, примем Н2 = 600 кДж/кг [2].
По табличным данным GП = 280–560 [кг/ч], [2], [6].
где СМ – удельная теплоемкость масла, СМ = 1,8 – 2,1 кДж/кг · 0С, примем
СМ = 1,9кДж/кг · 0С, tм.в – температура масла на входе в змеевики битумохранилища,
tм.в =250 - 270 0С, примем tм.в =260 0С; tм.н - температура масла на выходе из змеевиков битумохранилища, tм.н =60 – 80 0С, примем tм.н = 70 0С, [2].
По рассчитанным величинам видно, что расход пара меньше в 6 раз расхода масла, что является еще одним преимуществом данного теплоносителя перед другими.
В качестве топлива выбран малозольный топочной мазут марки М-100 вид V.
Таблица 3
Ср,% |
Hр,% |
O2р+N2р, % |
Sр,% |
Aр,% |
Wр,% |
Σ,% |
84,61 |
11,55 |
0,79 |
2,4 |
0,04 |
0,61 |
100,00 |
где Ср – содержание углерода, %; Hр – содержание водорода, %; O2р+N2р – содержание кислорода и азота, %; Aр – зольность, %; Wр – влагосодержание мазута, % в рабочем составе топлива.
Поскольку топливо содержит некоторое количество воды, это необходимо учитывать при расчете его удельной теплоты сгорания. Используем формулу Д.И.Менделеева для определения удельного низшего количества теплоты сгорания рабочего состава жидкого топлива, которая включает количество теплоты, затраченной на подогрев и испарение влаги топлива.
(40)
[кДж/кг]
Сгорание веществ. Реакция сгорания углерода в общем виде определяется уравнением С + О2 = СО2. В составе воздуха азот занимает 79 % объема, а кислород 21 %. Поскольку объемы молекул газов равны, то отношения N2 : О2 = 77 : 23 == 3,35, следовательно, с одной молекулой кислорода в зону горения вносится 3,35 молекул азота с молекулярной массой 28.
С учетом принесенного
азота уравнение горения
С + О2 + 3,35N2 = СО2 + 3,35 N2.
При переходе к
массе в килограмм-молях
12 С + 32 О2 + 3,35⋅28 N2 = 44СО2 + 93,8N2
Разделив все слагаемые уравнения на 12, найдем массу кислорода, необходимую для горения 1 кг углерода, и массу азота и углекислого газа (кг), получаемых в результате реакции горения:
С + 2,67О2+ 7,82N2 = 3,67СО2 + 7,82N2
Поскольку доля углерода в составе 1 кг топлива равна Ср/100, уравнение (9.2) окончательно примет вид
Реакция сгорания водорода и серы протекает аналогично:
2Н2 + О2 = 2Н2О
S + О2 = SО2.
После преобразований получим: при сгорании Нр/100 кг водорода
при сгорании Sp/100 кг серы
Из уравнений горения компонентов топлива (9.3), (9.4) и (9.5) определяем теоретический расход (кг) кислорода и воздуха для сгорания 1 кг топлива:
(42)
(43)
Действительный расход воздуха mд.возд (кг) для сжигания 1 кг топлива выше теоретического расхода воздуха и определяется по формуле:
где α — коэффициент избытка воздуха для полного сжигания топлива; а= 1,1 для мазута.
mд.возд = 1,1∙ 13,715=15,087кг
Состав и масса продуктов сгорания топлива:
для углекислого газа
(45)
для водяного пара при воздушном распыле топлива
(46)
для азота
(47)
для кислорода (избыточного)
(48)
для сернистого газа (SО2)
(49)
Общая масса продуктов сгорания (кг):
Необходимо помнить, что Σm =mд.возд. + 1 допустимое отклонение должно быть не более 0,030 кг.
16,11кг=15,09кг+1кг
Средняя удельная теплоемкость (кДж/(кг·oC)) продуктов сгорания определяется по формуле :
где c1, с2, с3, с4 и с5 — удельная теплоемкость соответствующих газов [кДж/(кг-°С)], значения которых приводятся ниже.
Теплоемкость газов при постоянном давлении изменяется с изменением температуры по следующим зависимостям:
для углекислого газа СО2
с1 = 0,87253 + 0,000240615t=A1+B1t
для водяного пара Н2О
Все тепло, внесенное в топку, разогревает
продукты сгорания до теоретической
температуры горения топлива tТ
где, QТ – потери тепла топкой в окружающее пространство, кДж/кг топлива, QТ=0.03 QВ;
QХ – потери от химической неполноты сгорания топлива кДж/ кг топлива, QХ=0.02 QВ;