Расчет судового вспомогательного вототрубного котла типа КВВА 2.5/5

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

 

КП 0257.06.18040365.ПЗ

 Федеральное агентство морского  и речного флота

Федеральное государственное образовательное

учреждение  высшего профессионального образования

 

«МГУ имени  адмирала Г.И. Невельского.»

Морской технологический  институт

 

Кафедра  СКТУ и ВЭО

 

 

Курсовая  работа.

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Судовые котельные и паропроизводящие установки.»

 

РАСЧЕТ  СУДОВОГО ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ВОТОТРУБНОГО КОТЛА ТИПА КВВА 2.5/5

 

КП 0257.06.18040365.ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2012.

Содержание.

Задание………………………………………………………………………..….…....

Введение…………………………………………………………………..……….….

1.Расчетный элементарный состав рабочей массы флотского мазута М-40……..

2. Тепловой расчет…………………………………………………………………...

3. Определение энтальпии дымовых газов……………………..………….……....

4. Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива.....……....

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

КП 0257.06.18040365.ПЗ

 

 Разраб.

Двойненков В.В

 Провер.

Дарменко А.В.

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчет судового вспомогательного водотрубного котла типа

КВВА 2.5/5

Лит.

Листов

 

МГУ им. адм Г.И.Невельского

5.Определение основных конструктивных элементов топки парогенератора….

6.Расчет  теплообмена в топке……………………………………………..….…....

7.Расчет  теплообмена в конвективном пучке………………………………….…

8.Расчет  теплообмена в водяном экономайзере…………………………….…….

Список используемой литературы………………………………..………….……

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническое задание на курсовое проектирование.

Спроектировать судовой вспомогательный  водотрубный котел по типу КВВА 2.5/5. Тепловой расчет котла выполнить для следующих основных его показателей при номинальной нагрузке:

- паропроизводительность D=2.5 т/ч

- давление пара Р=5 кг/см²

- сорт сжигаемого топлива: Флотский  мазут М-40

- температура питательной воды  t_пв=60 ⁰С

- температура воздуха t_вх=35 ⁰С

- КПД котла η=82%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Практически любое производство, в  том числе и современные суда, насыщены разнообразным пароэнергетическим оборудованием, в основе которого, как  правило, является генератор пара –  котел.

Курсовые проектирование по дисциплине «СКПУ» занимает важно место в  подготовке инженера механика по специальностям «СЭУ».

Курсовой проект включает в себя описание, определение объема и энтальпии  дымовых газов, расчет теплового  баланса, расчет топки, расчет конвективной поверхности нагрева, расчет теплообмена в экономайзере и эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 4/5.

Паровой котел в соответствии с  ГОСТ 23172-78- это конструктивно объединенный в одно целое комплекс устройств  для получение пара под давлением  за счет теплоты, сжигаемого топлива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Судовой вспомогательный  паровой котел КВВА 2.5/5

Котлоагрегаты КВВА  полностью автоматизированы и рассчитаны на эксплуатацию без постоянной вахты.

Основы котла составляют трубы  конвективного парообразующего  пучка и экрана, три ряда опускных труб, пароводяной и водяной барабаны.

Трубы в котельном пучке и  опускные трубы расположены в  шахматном порядке.

Барабаны сваренные и состоят  из обечаек и двух приварных штампованных днищ. На заднем днище параводяного барабана и на обоих концах водяного барабана сделаны овальные лазовые отверстия, закрываемые изнутри крышками с помощью двух наружных скоб, шпилек и гаек.

К стенам барабанов приварены штуцера, патрубки и другие элементы для присоединения  труб, арматуры и стенок кожуха.

Кожух котла сварной, газоплотный, образован двойными фронтовыми, боковыми и потолочной стенками, выполненными из листового и профильного проката.

Наружные и внутренние стенки кожуха образуют межкожуховое пространство, через которое проходит воздух перед поступлением в топку.

Такое устройство  стен защищает котельное отделение от проникновения в него продуктов сгорания и уменьшают потери от наружного охлаждения.

Жесткость конструкции кожуха обеспечивается уставной распорных скоб, трубных  связей.

На внутренних и наружных стенках  кожуха имеются окна, плотно закрываемые  крышками с помощью задраек.

Окна служат для доступа к  трубным поверхностей нагрева и  в межкожухное пространство.

На задних стенках кожуха расположено лазовых отверстия для проникновения внутрь топки котла.

С целью наблюдения за горением и  состоянием кладки в передней и задней стенках кожуха сделаны отверстие, соединенные патрубком с головной специального смотрового устройства.

Корпус головки, где находится  обойма с двумя жаростойкими стенками, имеет внутреннюю и наружные крышки, защищающие стенки от нагрева из топки и от механических повреждений с наружи.

Кирпичная кладка передней и задней стенок в районе топки частично в  районе трубного пучка выполнена  из огнеупорных шамотных кирпичей, установленных на слой асбестового  картона.

Для кладки используются кирпичи: квадратные с центральными и смещенными отверстиями  для болтов, фасонные для фурмы  и смотровых устройств – трехгранные.

В районе топки кирпичи крепят к  внутренним стенкам болтами, головки  которых устанавливают в отверстие  кирпича, а затем смазывают раствором  мертеля.

Все кирпичи скрепляют между собой раствором шамотного мертеля.

Боковые и потолочные стенки, а  так же передняя и задние стенки кожуха, свободные от кирпичной кладки, изолируют слоем асбестового  картона, который со стороны гозов покрыт листами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Открытые наружные поверхности  коллекторов изолируют совемитовыми плитами, укладываемыми на слой собственной подмазки.

Плиты обтягивают металлической сеткой и покрывать слоем совелитовой штукатурки.

Изоляцию обечаек коллекторов  закрывают оцинкованными стальными  лисами, на днищах пароводяного барабана ее обклеивают тканью и окрашивают.

Торцы водяного барабана имеет патрубки на которые устанавливают наружные крышки.

Опоры крепят к переходным стульями болтами и гайками.

Одну из опор закрепляют неподвижно, остальные для обеспечения температурных  деформаций делают подвижными.

За неподвижную обычно выбирают опору которая в плане располагается  ближе к стопорному клапану с  целью уменьшения влияния теплового  расширения конструкции котла на деформацию главного паропровода.

Следующая опора, на одной с ней  линии параллельно по оси барабана, неподвижна в направлении этой линии.

Третья опора подвижна в поперечном, четверная в продольном и поперечном направлениях.

Подвижность опоры обеспечивается тем, что отверстия под болты  делают овальными. На болты всех опор одеты дистанционные втулки, высота которых на 1 мм больше толщины плиты  опоры. Переходные стулья приваривают  к судовому фундаменту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Расчетный элементарный  состав рабочей массы мазута  М-40.

1.1 Состав  топлива в %:

С^г=87.5% Н^г=11.2% S^г=0.6%  N^г=0.7%

О^г=0.7% А^р=0.2% W^р=3.0%

Q_н^р=30700 кДж

Состав  рабочей массы:

- углерода:

- водорода:

- кислорода: 

- серы:

- азота: N^p=O^p=0,68%

- воды: W^p=3.0%

-золы: А^р=0.2%

1.2  Низшая  теплота сгорания флотского мазута  М-40

 

 

=39792.6 кДж/кг

 

2.Тепловой расчет.

2.1 Теоретическое  количество воздуха на 1 кг топлива  м³/кг

- сухого 

 

- влажного:

 

2.2. Коэффициент  избытка воздуха

 

 

2.3 Влагосодержание  воздуха d г/кг

Принимаем d=10

2.4 Действительное  количество воздуха на 1 кг топлива  м³/кг

 

2.5 Объем:

2.5.1 Трехатомных газов

 

2.5.2 Двухатомных  газов

 

 

2.5.3 Водяных паров

 

 

2.5.4 Продуктов сгорания(суммарный)

 

2.5.5 Углекислого  газа

 

2.6 Парциальное давление трехатомных газов

2.6.1Угликислого  газа

 

2.6.2 Водяных  паров

 

 

 

2.6.3 Суммарное

 

3. Определение энтальпии дымовых газов

t0C	Трехатомные газы		Двухатомные газы		Водяные пары		i=∑Vст 103 Дж/кг
	(Ct)RO2 103 Дж/м3	VRO2 RO2 103 Дж/м3	(Ct)R2 103 Дж/м3	VR2 R2 103 Дж/м3	(Ct)H2O 103 Дж/м3	VH2O H2O 103 Дж/м3
100	170	269	130	1272	150	217	1758
200	357	565	261	2550	304	438	3553
300	559	883	393	3846	463	666	5395
400	772	1220	528	5166	625	902	7288
500	994	1571	665	6514	795	1145	9230
600	1225	1963	807	7892	969	1395	11223
700	1462	3210	951	9301	1149	1654	13265
800	1705	2684	1097	10730	1334	1922	15336
900	1952	3085	1246	12186	1526	2198	17469
1000	2204	3482	1397	13664	1723	2481	19626
1100	2458	3884	1550	15157	1925	2772	21813
1200	2717	4281	1704	16668	2123	3070	24019

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Предварительный  тепловой баланс и определение  расхода топлива.

4.1 Низшая  теплота сгорания топлива

 

4.2 Коэффициент полезного действия

 

4.3 Потери  теплоты 

- от химической  неполноты сгорания

- во внешнюю  среду 

- с уходящими  газами 

 

4.4 Температура воздуха

- холодного  t_х.в.=30 ⁰С

- горячего  t_г.в.=35 ⁰С

4.5 Теплоемкость  воздуха, Дж/(кг ⁰С)

- холодного  С_х.в.=1319

- горячего  С_г.в.=1322

4.6 Термическое  количество воздуха на 1 кг топлива,  м³/кг

 

4.7 Количество  теплоты вносимый воздухом

- горячим  воздухом

 

- холодного воздуха

 

4.8 Температура  топлива

T_т=100 ⁰С

4.9 Теплоемкость  топлива

С_т=1,98*10³

4.10 Теплота  вносимая в топку топливом

 

4.11 Энтальпия  уходящих газов

 

4.12 Температура  уходящих газов

t_ух = 170 ⁰С

4.13 Полная  производительность парогенератора

 

4.14 Энтальпия  перегретого пара

i_п= 3145 Дж/кг

4.15 Температура  питательной воды

t_п.в = 60 ⁰С

4.16 Энтальпия  питательной воды

i_п.в= 251,6 Дж/кг

4.17 Расход  топлива

 

Расчетный В_р=В

4.18 Полезное  тепловыделение в топке

 

5. Определение  основных конструктивных элементов  топки 

парогенератора

5.1 Тепловая нагрузка топочного  объема

Q_v=930*10³ Вт/м³

5.2 Объем топки

 

5.3 Длина топки

 

5.4 Площадь топочного фронта

 

5.5 Производительность одной форсунки

В_ф = 0,05 кг/с

5.6 Число форсунок на фронте

 

5.7 Площадь сечения форсунки

 

 Где,

ω = 20÷40 м/с, принимаем 40

5.8 Диаметр отверстия фурмы

 

5.9 Наименьше расстояние 

- от оси форсунки до оси  труб первого ряда конвективного  пучка

R₁ = 0.5d_ф+500=38,22*0,5+500=519 мм

- до оси труб экрана

R₂ = 0.5d_ф+400=38,22*0,5+400=419 мм

5.10 Средняя длина труб освещенных  излучением

- первого пучка l₁=2.4 м

- экрана l_э=2,7 м

5.11 Лучевоспринимающая поверхность нагрева

 

5.12 Полная площадь стенки

 

5.13 степень экранирования топки

 

5.14 Эффективная толщина излучающего  пламени

 

6. Расчет  теплообмена в топке