Đề tài Thiết kế lò hơi có sản lượng 320 tấn/giờ

Lời nói đầu Điện năng là phần không thể thiếu được trong phát triển của nền kinh tế quốc dân. Điện năng có thể sản xuất bằng nhiều cách : thuỷ điện, nhiệt điện, điện nguyên tử và dùng năng lượng mật trời nhưng trong đó dùng nhiệt năng vẩn đóng vai trò quang trọng không nhỏ, nhất là đối với những nước có nền công nghiệp đang phát triển như nước ta hiện nay. Trong nhà máy nhiệt điện lò hơi là bộ phận không thể thiếu được nó được sản xuất hơi chạy tuốc bin để quay máy phát điện ngoài ra nó còn cung cấp hơi cho các ngành công nghiệp nhẹ như sấy, sinh hoạt hàng ngày... Nước ta hiẹn nay đang sử dụng hơi trung áp và thấp áp. Do đó việc nghiên cứu để đưa các lò cao áp và có công suất lớn vào sử dụng là rất cần thiết. Trong kỳ học này em được phân công thiết kế lò hơi có sản lượng 320 tấn/giờ. Em rất mong được sự quan tâm giúp đở của quí thầy cô giáo. Em xin chân thành cám ơn ! Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi sai sót. Em kính mong quí thầy cô góp ý kiến và chỉ dẩn cho em để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất. Người thiết kế TRẦN NGỌC TRƯỜNG CHƯƠNG 1 NHIÃÛM VUÛ THIÃÚT KÃÚ TấNH TOAẽN NHIÃÛT CHÃÚ TAÛO LOè HÅI 1.1 Sản lượng định mức của lò hơi D = 320 tấn/ giờ 1.2 Thông số hơi - áp suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt Pqn = 140 bar - nhiệt độ của hơi đầu ra bộ quá nhiệt tqn = 570C 1.3 Nhiệt độ của nước cấp tnc = 230C 1.4 Nhiệt độ khói thải sau bộ sấy không khí qth = 125C 1.5 Nhiệt độ không khí nóng = 300C 1.6 Nhiệt độ không khí lạnh = 30C 1.7 Nhiệt trị thấp làm việc của than = 26628 kJ/kg 1.8 Thành phần nhiên liệu %. C H O N S A W V t1C t2C t3C 70,0 3,3 2,0 1,5 0,5 16,7 8,0 16,0 1140 1490 >1500 Chương 2 XAẽC ẬNH CÁÚU TRUẽC VAè CÁN BÀềNG NHIÃÛT LOè HÅI 2.1 Xác định cấu trúc. 4 3 2.1.1 Cấu tạo 1 2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 I II I II Chú thích 1- Bao hơi 8- Bộ hâm nước cấp I 2- Bộ pheston 9- Bộ sấy không khí cấp I 3- Bộ quá nhiệt cấp II 10- Dàn ống sinh hơi 4- Bộ giảm ôn 11- Vòi phun 5- Bộ quá nhiệt cấp I 12- ống góp dưới 6- Bộ hâm nước cấp II 13- Phần đáy thải xĩ 7- Bộ sấy không khí cấp II 14- Đường khói thải Xác định sơ bộ dạng lò hơi gồm : - Buồng lửa và đường khói đi - Phương pháp thải xĩ - Cách bố trí các bề mặt buồng đốt - Tiến hành tính toán phụ Trong bản thiết kế này chọn lò đốt bột than buồng lửa phun, thải xĩ khô một bao hơi. Bố trí đường khói đi theo hình chữ p, đường khói đi lên bbố trí buồng lửa, đường khói nằm ngang bố trí bộ quá nhiệt, đường khói đi xuống bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí xen kẻ nhau. Toàn bộ buồng lửa bố trí dàn ống sinh hơi, ở hai bên tường bố trí 6 vòi phun tròn xoáy. Bộ quá nhiệt chia làm hai cấp, căn cứ đường hơi đi mà qui định cấp I và cấp II. Bộ hâm nước và bộ sấy không khí cũng chia làm hai cấp. 2.1.2 Tính toán phụ 2.1.2.1 Nhiệt dung của nhiên liệu rắn Ta có : = 0,22 kcal/kgC (Sách thiết kế lò hơi với than Antraxít) = = 0,2824 kcal/kgC = 1,180 kJ/kgC 2.1.2.2 Thể tích không khí và sản phẩm cháy - Thể tích không khí lý thuyết cấp cho quá trình cháy = 0,0889.C+ 0,0333.S+ 0,265.H- 0,0333.O = 0,0889.70,0 + 0,0333. 0,5 + 0,265.3,3 - 0,0333.2,0 = 7,047 - Thể tích lượng không khí thực tế cấp cho quá trình cháy Vkk = .a Trong đó : a = 1,2 (lò hơi đốt bột than a = (1,13 á 1,25) hệ số không khí thừa) Vkk = 7,047.1,2 = 8,4564 - Thể tích sản phẩm cháy Vkhói = Vk khô + VHO + Thể tích không khí khô Vk khô = 0,0186.C+ 0,007.S+ 0,79.V+ 0,008.N = 0,0186.70 + 0,007.0,5 + 0,79.7,047 + 0,008.1,5 = 6,885 + Thể tích hơi nước VHO = V+ (a -1). = +(a -1). = +(1,2 -1).7,047 = 1,988 Vkhói = Vk khô + VHO = 6,873 + 1,988 = 8,861 2.1.2.3 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy - Entanpi của không khí lý thuyết Trong đó : C : nhiệt dung riêng không khí C = 1,2866 + 0,0001201.30 =1,29 q : nhiệt độ không khí vào (q = 30) = 272,7189 - Entanpi khói Trong đó : : Entanpi khói lý thuyết = 0,0186.70 + 0,007.0,5 = 1,3055 = 0,79.7,047 + 0,008.1,5 = 5,5791 CCO= 1,6990 + 0,0004798.125 = 1,7589 CN= 1,2799 + 0,0001107.125 =1,2937 CHO = 1,4733 + 0,0002498,125 = 1,5045 I= 1,3055.1,7589.125 +5,5791.1,2937.125 + 0,5786.1,5045.125 = 1298,1 Vậy Entanpi của khói đối với 1kg nhiên liệu : Ik = 1298,1 + (1,2 - 1). 272,7189 = 1352,6 2.1.2.4 Hệ số không khí thừa và sự lọt không khí vào lò hơi Hệ số không khí thừa trong buồng lửa ao Chọn ao =1,2 (buồng lửa phun thải xĩ khô) Hệ số không khí thừa từng nơi trong buồng lửa được xác định bằng cách cộng hệ số không khí thừa của buồng lữa với lượng không khí lọt Da vào đường khói giữa buồng lữa và tiết diện đang khảo sát. Giá trị Da của từng bộ phận là có thể xác định bằng cách chọn STT Các bộ phận của lò Da 1 Buồnglữa Dao 0,1 2 Bộ pheston 0,0 3 Bộ quá nhiệt cấp I, DaqnI 0,015 4 Bộ quá nhiệt cấp II, DaqnII 0,015 5 Bộ hâm nước cấp I, DahnI 0,02 6 Bộ hâm nước cấp II, DahnII 0,02 7 Bộ sấy không khí cấp I, DaskkI 0,03 8 Bộ sấy không khí cấp II, DaskkII 0,03 Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí b= ao - Dao- Dan Dan : lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn Dan = 0,08 b= 1,2 - 0,1 - 0,08 = 1,02 Lượng không khí vào bộ sấy không khí b = b+ DSSKK =1,02 + 0,1 =1,12 bảng 1: Xác định hệ số không khí thừa STT Tên bề mặt đốt a'đầu vào a''đầu ra 1 Buồng lửa 1,1 1,2 2 Pheston 1,2 1,2 3 Bộ quá nhiệt cấp II 1,2 1,215 4 Bộ quá nhiệt cấp I 1,215 1,23 5 Bộ hâm nước cấp II 1,23 1,25 6 Bộ sấy không khí cấp II 1,25 1,27 7 Bộ hâm nước cấp I 1,27 1,3 8 Bộ sấy không khí cấp I 1,3 1,33 Bảng 2 đặc tính sản phẩm cháy STT Tên đại lượng & công thức tính Ký hiệu Đơn vị Buồng lửa & pheston Bqn ii Bqn i Bhn ii Bskk iI Bhn i Bskk i Đường thải 1 Hệ số không khí thừa trungbình a = 0,5(a' - a'') a 1,15 1,2075 1,2225 1,24 1,26 1,285 1,315 1,33 2 Thể tích không khí thừa (a -1).V vth 1,4094 1,4622 1,5679 1,6913 1,8322 2,008 2,1298 2,32551 3 Thể tích hơi nước V+0,0761(a -1).V Vh2o 0,6593 0,6862 0,6902 0,6982 0,7076 0,7183 0,7317 0,74788 4 Thể tích khói V++ (a -1).V+ V vk 8,5206 8,8729 8,9258 9,0315 9,1548 9,2957 9,4719 9,68336 5 Phân thể tích hơi nước V/Vk rH2O 0,077389 0,077338 0,07733 0,077316 0,077299 0,077281 0,077259 0,07723 6 Phân thể tích khí 3 nguyên tử V/Vk rRO2 0,153158 0,147076 0,146205 0,144494 0,142548 0,140386 0,137775 0,13476 7 rn = rH2O + rRO2 rn 0,230547 0,224414 0,223535 0,22181 0,219847 0,217668 0,215034 0,21200 8 Nồng độ tro bay theo khói (10.A.ab)/ Vk, (ab = 0,95) m 18,61957 17,88017 17,7743 17,56627 17,32964 17,06689 16,74945 16,3837 Bảng 3 : entanpi của sản phẩm cháy(100420000C) u(0C) I I ==1,2 = 1,215 = 1,23 = 1,25 = 1,27 = 1,3 = 1,33 Ik Ik Ik Ik Ik Ik Ik 100 1038,443 909,063 1311,162 1338,434 200 2076,886 1818,126 2567,78 2622,324 2676,868 300 3115,329 2727,189 3797,126 3851,67 3933,486 4015,301 400 4153,772 3636,252 4990,11 5062,835 5135,56 5244,648 500 5192,215 4545,315 6237,637 6328,544 6419,45 600 6230,658 5454,378 7485,165 7594,253 700 7269,101 6363,441 8637,241 8732,692 800 8307,544 7272,504 9871,132 9980,22 900 9345,987 8181,567 11105,02 11227,75 1000 10384,43 9090,63 12338,92 1100 11422,87 9999,693 13572,81 1200 12461,32 10908,76 14643,07 14806,7 1300 13499,76 11817,82 15863,32 16040,59 1400 14538,2 12726,88 17083,58 1500 15576,65 13635,95 18303,83 1600 16615,09 14545,01 19524,09 1700 17653,53 15454,07 20744,35 1800 18691,97 16363,13 21964,6 1900 19730,42 17272,2 23184,86 2000 20768,86 18181,26 24405,11 2.2 Cân bằng nhiệt lò hơi Cân bằng nhiệt được thiết lập đối với chế độ ổn định của lò hơi cho 1 kg nhiên liệu rắn Năng lượng đưa vào lò hơi Qđv = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 Qđv = Q= 26628 Trong đó : - Q1 : nhiệt lượng môi chất nhận được từ sản phẩm cháy Q1 = Dqn : Sản lượng hơi quá nhiệt (Dqn = 320 tấn/giờ) B : lượng nhiên liệu sử dụng trong 1 giờ - Q4,q4 tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4 = . Trong đó : ar = 0,2 : tỷ lệ tro hơi ab = 0,95 : tỷ lệ tro bay rr = 30 : thành phần được cháy trong tro hơi rb = 30 : thành phần được cháy trong tro hơi Alv = 16,7 = 32600 J/kg Q4 = .32,6 =268,3213 q4==.100 = 10% - Q2,q2 tổn thất do khói thải Q2= Q2= =890,89 q2 = 3,35% - Q3,q3 tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học q3 chọn theo kiểu buồng lửa phun than Antraxit q3 = 0,5% - Q5,q5 tổn thất do toả ra môi trường xung quanh chọn q5 = 0,65% Hệ số bảo ôn : j = - Q6,q6 tổn thất vật lý do xĩ mang ra ngoài Q6 = ax.(C.q).Alv Q6 = 0,15. 133,8.16,7 = 335,2 q6 = = 1,3% - Tổng các tổn thất nhiệt trong lò hơi = q2 + q3 + q4 + q5 + q6 % = 3,35 + 0,5 + 10 + 0,65 + 1,3 = 15,8 % Hiệu suất của lò hơi hT = 100 - 15,8 = 84,2% - Suất tiêu hao nhiên liệu của lò : lượng nhiên liệu sử dụng trong 1 giờ suất tiêu hao nhiên liệu thực tế B = (Kg/h) Trong đó: + iqn Entanpi của hơi quá nhiệt tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ứng với tqn = 5700C và pqn 140bar ta được iqn = 3506 + inc Entanpi của nước cấp tra bảng nước và hơi bảo hoà ứng với tnc = 2300C ta được inc = 990,4 Vậy: B = = 35904 Kg/h Để xác định tổng thể tích sản phẩm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng chứa trong chúng người ta sử dụng đại lượng tiêu hao nhiên liệu để tính toán. Được xác định theo công thức: Btt = = 32310 Kg/h CHƯƠNG 3 THIÃÚT KÃÚ BUÄệNG LặÍA Dựa vào việc tính nhiên liệu tiêu hao, cân bằng nhiệt lò hơi, entanpi của khói và sản lượng hơi định mức, ta chọn vòi phun, xác định kích thước buồng lửa và bố trí dàn ống sinh hơi rồi tính nhiệt hấp thụ của dàn ống và nhiệt độ khói thải đầu ra của buồng lửa. 3.1 Chọn vòi phun Trong thiết kế này D = 320 tấn/giờ. Chọn đường kính vòi phun 950mm. Ta chọn 6 vòi phun tròn xoáy, khoảng cách giữa hai vòi phun là (2á2,5)m,ta chọn 2m. Bổ trí vòi phun hai tường bên đối xứng nhau. 3.2 Tính thể tích buồng lửa Ta chọn qv phải đảm bảo nhiệt khói ra không quá cao hoặc không quá thấp chọn qv = 140.103 (w/m3) Vậy ta tính được thể tích buồng lửa theo nhiệt thể tích = 1707 m3 Btt = 32310 Kg/h : lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán = 26628 kJ/kg: Nhiệt trị thấp làm việc của than 3.3 Xác định kích thước buồng lửa Chiều cao ngọn lửa được xác định trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa. Chiều dài ngọn lửa chọn tuỳ thuộc vào nhiên liệu đốt và công suất lò hơi. Với bột than antraxit có chiều dài ngọn lửa được chọn là 14m. Với lò đặt vòi phun ở hai tường bên thì tiết diện ngang buồng lửa dạng hình chữ nhật. Với D = 320 tấn/giờ Ta có: a = m. , với m = 1,3; Ddm = 88,9 kg/s a = 1,3.88,90,5 = 12,25 m b = (6 á7)Da.jd = 6,5.950.1,3 = 8 m Kích thước phểu làm lạnh xĩ. - Độ nghiên của phểu so với mặt phẳng ngang chọn a = 55o - Lổ tháo phểu tro lạnh rộng 1´ 1m 3.4 Cách bố trí vòi phun Vòi phun đặt hai bên tường bên, mổi bên đặt 3 vòi phun. Để tránh ngọn lửa có nhiệt độ quá cao táp vào phểu làm lạnh xĩ gây nên hiện tượng đóng xĩ thì tâm vòi phun đặt dưới cách mặt trên phểu than làm lạnh một khoảng là 1, 2m. Trục vòi phun ngoài cùng dến mép tường buồng lửa là 2,5m, khoảng cách giữa hai vòi phun phía trên là 3m, chiều cao đặt vòi phun hvf = 4m 12m Hbl 0,6 m 3m 2,5m 0,65m f =1m 1,2m hvf =4m 1m 8m 5220 5700 3500 4500 1000 500 2000 1500 2800 2000 10500 12500 A A 60 1200 65 200 2800 8000 6836 2800 550 MặT CắT A-A 4000 3.5 Xác định thể tích buồng lửa. Để tính toán buồng lửa đơn giản người ta chia diện tích tường bên thành nhiều hình nhỏ, cụ thể chia 7 phần như hình vẻ 3.5.1 Diện tích tường bên Fb Ta tính các diện tích của hình nhỏ F1 = =11,3m2 F2= 1,5.(4,5+1) = 8,25m2 F3 = 2.(4,5+1+0,5) = 12m2 F4 = (1,5+3,5).0,5/2 = 1,25m2 F5 = 2 m2 F6 = 10,5.8 = 84m2 F7 = (1+8).5,6/2 = 25,2m2 Vậy Fb = Fi = 11,3 + 8,25 + 12 +1,25 + 2 + 84 + 25,2 = 144 m2 3.5.2 Diện tích tường trước Ft Ta có Ft = Lt.a = (5,7+ 1,5 + 12,5 + 6,836).12 = 318,432 m2 Ft = 318,432 m2 3.5.3 Diện tích tường sau Fs Fs = Ls.a = (6,836 + 10,5 + 2,8 + 5,22).12 = 304,272m2 3.5.4 Diện tích toàn bộ buồng lửa F = Fb+ Ft+Fs F = 144 + 381,432 + 304,272 = 829,7m2 3.5.5 thể tích buồng lửa V V = Fb.a = 144.12 = 1728 m3 Ta nhận thấy tỷ số thể tích buồng lửa theo giả thiết hình vẽ gần đúng với trị số ban đầu.Nên ta chọn thể tích buồng lửa với giá trị là Vbl =1728 m3.Do đó ta lấy các thông số đã chọn. 3.6 Dàn óng sinh hơi Bước ống của dàn ống sinh hơI ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá trình cháy ổn định Chọn bước ống s = 75, đường kính ống d =60, khoảng cách từ tâm ống đến tường bên e = 60, khoảng cách từ tâm ống đến tường trước, sau là e’= 65 Hệ số góc của tường dàn ống:tra bảng Với s/d = 75/60 = 1,25 e/d = 1 ta tìm được hệ số góc bức xạ tường dàn ống là x = 0,95 Để cảI thiên cháy ở 4 góc buồng lửa ta thiết kế các góc như mặt cắt A-A ở hình trên x = 1- 0,2(s/d-1) = 1 – 0,2(1,25-1) = 0,95 Số ống ở tường trước và sau là N1= = 159 ống Số ống ở mổi tường bên là N2 = = 102 ống BảNG 5 ÂÀÛC TấNH CÁÚU TAÛO CUÍA DAèN ÄÚNG SINH HÅI TT Tên đại lượng Kí hiệu Đơn vị Tường trước Tường sau Tường bên feston 1 Đường kính ngoàI của ống d mm 60 60 60 60 2 Bước ống S mm 75 75 75 75 3 Bước ống tương đối S/d 1,25 1,25 1,25 1,25 4 Khoảng cách từ tâm ống đến tường e mm 60 65 65 65 5 Diện tích bề mặt bức xạ Hbx m2 157 141 93 6 Hệ số bức xạ hửu hiệu xi 0,95 0,95 0,95 1 7 Số ống n 157 157 102 157 8 Tổng diện tích bề mặt bức xạ hửu hiệu m2 484 Bảng 6. tính truyền nhiệt buồng lửa TT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức hoặc cơ sở chọn Kết quả 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thể tích buồng lửa Diện tích bề mặt bức xạ Độ đặt ống Hệ số bảo ôn Hệ số không khí thừa ở đầu ra buồng lửa Hệ số không khí lọt buồng lửa Hệ sốkhông khí lọt hệ thống nghiền than Nhiệt độ không khí nóng Entanpi không khí nóng Nhiệt độ không khí lạnh Entanpi không khí lạnh Hệ số không khí thừa cuối bộ Skk I Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào buồng lửa Nhiệt lượng thu được khi đốt 1 kg than Nhiệt độ cháy lý thuyết Chiều dày hửu hiệu của lớp bức xạ khói Phân áp suất khí 3 ngtử Vbl Hbx y j abl” Dabl Dan tnkk Inkk tlkk Ilkk b’’s Qnkk Qtd qlt s pb m3 m2 0C KJ/Kg 0C kj/kg kj/kg kj/kg oC m Vbl = Bảng 5 y= j =1-q5/100 Bảng1 Chọn Nghiền bi Dabl cho đả tính cho đã tính b’’s=a’’bl-Dabl-Dang Q=b.I+(Dabl+Dang)I =Qtđ Suy từQtđ S=3,6 Pb= p.rb 1728 0,9935 1,2 0,05 0,08 300 1632 30 272,7 1,07 1768 15419 1259 4,87 0,35 Bảng6(TT). tt Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức hay cơ sở chọn Kquả 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Nồng độ tro bay Hệ số làm yếu bức xá của ngọn lửa Hệ số làm bẩn Hệ số hiệu chỉnh phụ tảI nhiệt và thể tích b lửa Độ đen ngọn lửa sáng Độ đen ngọn lửa không sáng Độ đen ngọn lửa Độ đen buông lửa Vị trí tương đối giữa đIểm cao nhất và diểm thấp nhất của ngọn lửa Hệ số hiệu chỉnh Nhiệt độ đầu ra của buồng lửa Entanpi khói đầu ra của buồng lửa Tỉ nhiệt trung bình của khói Nhiệt độ khói đầu ra của buồng lửa theo tính toán m k j m as aks anl abl x M q’’bl I’’bl Vcp q’’bl g/m3tc 1/m.kg 0C kj/kg kj/kgđộ 0C Bảng2 Chọn Lò hơI đốt bột than Chọn 1-e-kps m.as+(1-m)a+ks = 0,59-0,5.x giả thiết tra bảng 3 q’’bl =1000 18,62 0,217 0,45 1 0,8 0,56 0,8 0,99 0,33 0,425 1000 10384 17,9 1010 CHƯƠNG4. THIÃÚT KÃÚ DAẻY PHESTON 4.1 Đặc tính cấu tạo Dãy ống pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau buông lửa làm nên. Nó nằm ở đầu ra buông lửa có nhiệt độ rất cao nên ta bố trí các ống thưa ra để tránh hiện tượng đóng xĩ. Bước ống chọn theo tiêu chuẩn,ở đây bố trí so le nhằm giảm độ bám bẩn. Bước ống ngang S1 = 4.S = 75.4 = 300 mm Bước ống dọc S2 = 250mm Tường bên Tường sau Tường bên Cách bố trí dãy pheston 4.2 Tính nhiệt dãy pheston bảng 7. đặc tính cấu tạo của dãy pheston TT Tên đại lượng kí hiệu Đơn vị Dãy số 1 2 3 4 1 Đường kính ngoàI của ống d mm 60 60 60 60 2 Số ống trong mỗi dãy z ống 25 26 26 26 3 Chiều dàI mỗi ống l mm 8500 8400 8300 8200 4 Bước ống ngang S1 mm 300 300 300 300 5 Bước ống dọc S2 mm 250 250 250 250 6 Bước ống tương đối ngang S1/d1 s1 5 5 5 5 7 Bước ống tương đối dọc S2/d2 s2 4,17 4,17 4,17 4,17 8 Bề mặt hấp thụ của mỗi dãy Hht = pdlz Hht m2 40 41,1 40,6 40,2 9 Tổng diện tích bề mặt pheston Hp = ồHi Hp m2 161,9 10 Chiều dày hữu hạn của lớp bức xạ S = (2,52. S m 0,29 11 Hệ số góc của cụm pheston 1-(1-xi)n = 1-(1-0,29)4 xp 0,746 12 Bề mặt chịu nhiệt bức xạ Hbxp =Fp.xp Hbxp m2 120,77 13 Diện tích bề mặt chịu đối lưu Hdlp = Hp-Hbxp Hdlp m2 41,13 14 Chiều dàI tiết diẹn ngang đường khói :+đầu vào + đầu ra l’ l’’ m m 8,53 8,00 15 Chiều rộng đường khói ap m 12 16 Tiết diện đường khói đi : +đầu vào l’(ap- d.z) + đầu ra l’’(ap- d.z) F’p F’’p m2 m2 89,56 85,6 17 Tiết diện trung bình khòi đi qua pheston Fp = (F’p+4F’’p)/2 Fp m2 87,58 Bảng8. tính truyền nhiệt dãy pheston STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức và cơ sở tính Kết quả 1 2 3 Cân bằng nhiệt 1 Nhiệt độ khói sau buồng lửa q’’bl oC Tra bảng 6 1010 1010 1010 2 Nhiệt độ khói sau pheston q’’ph oC Giả thiết 900 950 980 3 Nhiệt độ khói trung bình q’p’tb oC (q’’ph + q’’bl).0,5 955 980 995 4 Entanpi khòi sau buồng lửa I’’bl Kj/kg Tra bảng3 abl =1.2 13645 13645 13645 5 Entanpi khòi sau pheston I’’ph Kj/kg 10825 11962 12338,92 6 Độ giáng entanpi trước và sau pheston DIph Kj/kg DIph= I’’bl- I’’ph 2820 1683 1306 7 Lượng nhiệt mà khói truyền đI ứng với 1 kg nhiên liệu Qk Kj/kg DIph.j 2679 1599 1241 Tính truyền nhiệt 8 Nhiệt độ bảo hoà ở pheston tbh oC Tra bảng hơI nước ứng P = 4,32MN/m2 225 225 225 9 Tỉ số chênh lệch nhiệt độ trung bình q oC 1,16 1,08 1,04 10 Độ chênh nhiệt độ trung bình Dttb oC qptb-tbh 730 755 770 11 Tốc độ trung bình của khói qua pheston wk m/s 3,72 3,88 3,98 12 Thành phần thể tích hơI nước trong khói rH20 Từ bảng 2 0,077 0,077 0,077 13 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử rR02 bảng 2 0,153 0,153 0,153 14 Nồng độ tro bay trong khói m g/m3tc bảng 2 18,61 18,61 18,61 15 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ống adl w/m3tc 1,163.Cz .CS .CVL.aH + Cz=0,88;CS=1,04 + CVL = 1,10;1,03 + .aH =32;57;33;24 36,59 36,99 37,42 16 Lực hấp thụ khí 3 nguyên tử 10.pn.s MN rn.s = rR02. 0,915 0,14 0,14 0,14 Bảng8(tt) STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức và cơ sở tính Kết quả 1 2 3 17 Hệ số làm yếu bức xạ do khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ IX 1,3 1,25 1,20 18 Hệ số làm yếu bức xạ Ktr Toán đồ X 0,011 0,010 0,0107 19 Lực hấp thụ của khói có chứa tro 10.Kn.s (Kk.rn + Ktr.m).10.Pn.S 0,055 0,053 0,052 20 Hệ số bám bản bề mặt ống e e = (0,86.Cd.Ctr. e + De)3600/4156 Cd = 1,56; Ctr = 1 e = 0,74.10-2;D e=0,022 0,0122 0,0121 0,0120 21 Nhiệt độ vách ống có bám bẩn tv oC tbh + tbh=225 oC;Qp1=2679; Qp2=1599 Qp3=1241; Btt= 32310 958 892 738 22 Hệ số tản nhiệt abx w/m2oC abx = 1,163.aks. abxt 275 226 195 23 Hệ số truyền nhiệt K w/m2oC K = 74,56 72,94 71,64 24 Lượng truyền nhiệt tính toán tương ứng với 1 kg nhiên liệu QT Kj/kg QT = 1568,25 1527,56 1518,67 Qui tắc 3 điểm tìm nhiệt độ ra của pheston q’’ph Qk (KJ/Kg) 2679 1568 1518 QT 1241 q’’ph(oC) 900 980 Thông qua cách giải ba điểm bằng đố thị hình vẽ trênta tìm được q=935oC tương ứng với I’’ph = 11236 KJ/Kg Có Q = 1568 vàI’’bl= 13645 Nhiệt lượng hấp thụ đối lưu của bộ pheston Qlà Q= j(I’’bl- I’’ph) = 0,95(13645 – 11236) = 2288,55 KJ/Kg Chương5. PHÁN PHÄÚI NHIÃÛT LặÅĩNG CHO CAẽC BÃệ MÀÛT ÂÄÚT 5.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò Qhi = D(iqn – inc) = 320.103(3506 – 990,4) = 804992.103 5.2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston Q trong đó: y = 0,75 hệ số phan phối nhiệt không đồng đều Qbxbl = j(Qtd – I’’bl) = 0,95(15419 – 13645) = 1685,3 KJ/Kg Q= 10190351 = 2,83.103KW 5.3 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt II = = 2588349,2= 0,72.103 KW 5.4 Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơI Qbxsh = Qbxbl .Btt–(Qbxp + Qbxqn2) = 1685,3.32310 – (10190351 + 2588349,2) = 41673342,8 = 11,57.103 KW 5.5 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của dãy pheston Qp = Qbxp + Qdlp = 10190351 + 2288,55.32310 = 84133401,5 = 23,37KW 5.6 Lượng nhiệt hấp thụ bằng đối lưu của bộ quá nhiệt Khi sử dụng bộ giảm ôn kiểu bề mặt Qqn = Qdlqn + Qbxqn + G.Digô ị Qdlqn = Qqn - Qbxqn + G.Digô (ở phụ tảI định mứcDigô = 0) trong đó: Qqn = D(iqn – ibh) = 320.103(3506 – 2798) = 226560000 Qdlqn = 226560000 - 2588349,2 =223971650,8 = 62,2.103KW 5.7 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước Qhn = Qhi – (Qbxsh + Qp + Qqn) = 804992.103 – (41673342,8 + 84133401,5 + 226560000) =452625255,7 5.8 Độ sôi bộ hâm nước Entanpi của nước cấp khi đi vào bộ hâm nước i’nc = inc +Digô = inc = 990,4 KJ/Kg Lượng nhiệt hấp thụ của nước trong bộ hâm nước khi đun sôi D(ibh - i’’nc) = 320.103(2798 – 990,4)= 578432.103 KJ/h Như vậy lượng nhiệt cần cấp cho nước bốc hơI khi sôI D(ibh - i’’nc) lớn hơn nhiều so với Qhn nên trong bộ hâm nước, nước chưa đạt trạng tháI sôi. Ta xác định độ sôI theo công thức: x = r: nhiệt ẩn hoá hơI 5.9 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí Qs =btbsBtt(Inkk – Ilkk) = (b’’s+ Da/2).Btt .(inkk – ilkk) = (1,02 + 0,03/2).32310.(1630 – 272,7) = 51309604,71 5.10 Xác định lượng nhiệt hấp thụ bộ hâm nước cấp I và cấp II 5.10.1 Nhiệt độ không khí đầu ra của bộ sấy không khí cấp I t’’sI = tnc + (10 á 15) = 230 + 12 =242oC 5.10.2 Nhiệt độ nước đầu vào của bộ hâm nước cấp II thấp hơn nhiệt độ sôi khoảng 40oC 5.10.3 Nhiệt dộ khói trước bộ sấy không khí cấp II không quá 530 á550 oC Theo thiết kế này ta chọn như sau: t’’sI = tnc +12 = 242 oC tbh – t’hnI = 254 - t’hnI ³ 40 oC ị t’hnI Ê 214 oC chọn t’hnI = 200oC Nhiệt độ nước ra sau bộ hâm nước cấp I là: t’’hnI = t’hnII = 200oC Tương ứng với i’’hnI = 1078 KJ/Kg Nhiệt lương hấp thụ của bộ hâm nước I QhnI = D (i’’bhII - inc) = 320. 103(1078 - 990,4) = 28032.103 Nhiệt lương hấp thụ của bộ hâm nước II QhnII = Qhn - QhnI =(452625255,7 – 28032000) = 17233255,7 5.11 Nhiệt lương hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I QsI = Btt(bIs+ DasI/2).(i’’sI – i’sI) = (1,02 + 0,03/2).32310.(1736 – 272,7) = 50278080,81 5.12 Nhiệt lương hấp thụ của bộ sấy không khí cấp II QsII = Qs – QsI = 51309604,71- 50278080,81= 1031523,9 5.13 nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt 5.13.1 nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt I’’qn = I’’p + DaqnIokk - = 11236 +0,015. 272,7189 -17233255,7/(0,95.32310) = 10678,65KJ/Kg ịq’’qn = 852oC 5.13.2 Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp II I’’hnII = I’’qn + DahnIIIokk - = 3506 +0,02. 272,7189 -28032000/(0,95.32310) = 8852KJ/Kg ịq’’hnII = 486oC 5.13.3 Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp II I’’sII = I’’hnII +0,5DasII(i’’sII +i’sII)- = 8852 + 0,5.0,03(2765 +1736) - 1031523,9/(0,95.32310) = 7961KJ/Kg ịq’’sII = 421oC 5.13.4 Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp I I’’hnI = I’’sII + DahnIIokk - =7961 +0,02. 272,7189 -17233255,7/(0,95.32310) = 5782KJ/Kg ịq’’hnI = 316oC 5.13.5 Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp I I’’sI = I’’hnI +0,5DasI(i’’sI +i’sI)- = 5782+ 0,5.0,03(2765 +272) -50278080,81 /(0,95.32310) = 3629KJ/Kg ịq’’sI = 193oC Chương6. THIÃÚT KÃÚ BÄĩ QUAẽ NHIÃÛT Bộ quá nhiệt chia thành hai cấp ,bộ quá nhiệt cấp II đặt sau bộ pheston để dòng hơi đi cùng chiều dòng khói nhằm làm cho nhiệt độ cuối bộ quá nhiệt cấp II không quá lớn ảnh hưởng đến kim loại chịu nhiệt. Bộ quá nhiệt cấp I đặt sau bộ quá nhiệt cấp II và dòng hơi đi ngược chiều dong khói nhằm tăng độ chênh nhiệt độ giữa dòng hơi và dòng khói trong quá trình trao đổi nhiệt. 5 3 6 4 1 2 II I Ghi chú Bộ quá nhiệt cấp I 4.ống góp ra bộ quá nhiệt cấp II Bộ quá nhiệt cấp II 5. Bao hơi ống góp ra bộ quá nhiệt cấp I 6. Bảo ôn Sơ đồ bố trí bộ quá nhiệt 6 2 1 5 4 4 3 6.1 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II. 6.1.1 Đặc tính cấu tạo Vì bộ quá nhiệt cấp II(BQN II) làm việc ở nhiệt độ cao nên để tránh hiện tượng đóng xĩ bám lên bề mặt ống ta lắp các ống trước BQN II là song song Chọn bước ống ngang đoạn so le S1/d ³ 4,5 Bước ống dọc S2/d ³ 3,5 Đoạn ống song song S1/d = 2á 3 S2 > 2d Vậy liệu chế tạo thép Cacbon , chọn f38´3,5 bán kính uốn nhỏ nhất là 75mm. Với lò này P = 170bar nên chọn tốc độ hơI trong bộ quá nhiệt cấp II rw = 350 á 1000(kg/m2s), ta chọn rw = 500(kg/m2s) Vậy tiết diện hơi đi là : f = Số ống là Z = = 157 ống Tốc độ khói đi trong bộ quá nhiệt không được quá (10 á 12)m/s. Vì chiều rọng lò hơI cố định nên tốc độ khói chuyển động quyết định việc chọn chiều cao đường khói khoảng (2,5 á 5)m. Trong thiết kế này chọn chiều cao trung bình là: 12000 5600 6000 5600 Bảng 9. đặc tính cấu tạo của bộ quá nhiệt cấp II TT Tên đại lượng Khiệu Đvị Cơ sở chọn và công thức kquả 1 Đường kính ngoài ống d mm Chọn f38´3,5 2 Số dãy ống dọc md ống Thiết kế 7 3 Số ống trong mõi dãy Z ống Tính 57 4 Số ống ngang S1 mm Chọn 137 5 Bước ống dọc S2 mm Chọn 120 6 Bước ống hướng đối ngang s1 s1 = S1/d 3,6 7 Bước ống hướng đối dọc s2 s2 = S2/d 3,16 8 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách Sv mm 0,5(a – (z –1).S1) 67 9 Chiều dàI mỗi ống chịu nhiệt lH m 4,95 10 Diện tích chịu nhiệt từng phần Diện tích chịu nhiệt các ống đứng Diện tích chịu nhiệt các ống ngang Hk Hđ m2 m2 pnd. lH.Z p.d.nd. lH.Z pd.lđ.Z 500 13 11 Chiều dáI ống dưới đáy lđ m Thiết kế 0,72 12 Toàn bộ diện tích BQN HqnII m2 Hk+ Hđ 513 13 Tiết diện lưu thông của hơI f m2 (1,87.(S1+S2)/d-4,1).d 0,095 14 Chiều dày lớp bức xạ hữu hiệu S m 0,325 15 Chiều sâu cụm ống lc mm Hình vẽ 800 16 Chiều rộng không gian trước BQN2 lk m Hình vẽ 1000 17 Tiết diện đầu vào cụm ống của đường khói F’ m2 5,6.12-0,038.4,3.57-p(0,038/2)2.157 27,8 18 Tiết diện đầu ra cụm ống của đường khói F’’ m2 5,6.12 –0,038.4,3.57- p(0,038/2)2. 57 21,7 19 Tiết diện trung bình của đường khói đI trong BQN II Ftb m2 (F’ + F’’)/2 24,75 Bảng 10. tính cân bằng nhiệt của bộ quá nhiệt TT Tên đại lượng Khiệu Đvị Cơ sở chọn và công thức 1 2 3 A. Cân bằng nhiệt 1 Nhiệt độ khói trước BQN II q’qnII oC q’qnII = q’’ph 950 950 950 2 Nhiệt độ khói sau BQN II q’’qnII oC Giả thiết sau kiểm tra lại 800 750 790 3 entanpi của khỏi trước BQN II I’qnII Kj/kg Tra bảng3 12338,9 12938,9 12768,9 4 entanpi của khỏi sau BQN II I’’qnII Kj/kg Tra bảng3 11105 11105 11105 5 Lượng nhiệt do khói truyền cho BQN II QdlqnII w j.(I’qnII-I’’qnII-DaqnII.Iokk)Btt/3600 10,5.106 10,5.106 10,5.106 6 Lượng nhiệt hấp thụ bức xạ BQN II QbxqnII w Bảng phân phối nhiệt 0,72.106 0,72.106 0,72.106 7 Lương nhiệt tổng cộng QcqnII w QdlqnII + QbxqnII 11,3.106 12,1.106 11,9.106 B. Tính truyền nhiệt Tra bảng nước và hơI nước 8 Entanpi hơI đầu vào BQN II i’qnII Kj/kg i’qnI + QqnI/D = i’qnI + (Qqn – QqnII)/D 4138,6 3942,6 4068,5 9 Nhiệt độ hơI đầu vào BQN II t’qnII oC tBQNII(i’qnII,P’BQNII) 436 327 397 10 Entanpi hơI đầu ra BQN II i’’qnII Kj/kg P = 140bar,t = 5700C 3506 3506 3506 11 Nhiệt độ hơI đầu ra BQN II t’’qnII oC Nhiệm vụ thiết kế 570 570 570 12 Tỉ số chênh nhiệt độ Dtl/Dtb (q’qnII - t’qnII)/( q’’qnII - t’’qnII) 514/230 623/180 553/220 13 độ chênh nhiệt độ trunh bình Dt oC (Dtl -/Dtb)/lnDtl/Dtb 353 357 361 14 Nhiệt độ trung bình củakhói qtbqnII oC 0,5(q’qnII + q’’qnII) 875 850 870 15 Nhiệt độ trung bình của hơi tqnII oC 0,5(t’qnII + t’’qnII) 503 448 484 16 Thể tích riêng của hơI vtb m3/kg Tra bảng hơI nước P = 140bar,t = 5700C 0,275 0,253 0,238 17 Tốc độ trung bình của hơI wtbh m/s D. vtb/3600.f 137 124 119 18 Hệ số tản nhiệt từ vách đến hơI a W/m20C Cd.atc 1277,2 1296,9 1306,8 19 Tốc độ trung bình của khói wtbk m/s ((Vk/F)(1+qtbqnII)/273)).Btt/3600 6,835 6,682 6,394 20 Phân thể tích của nước rH2O Bảng 2 0,0773 0,0773 0,0773 21 Phân thể tích khí 3 nguyên tử rRO2 Bảng 2 0,1471 0,1471 0,1471 22 Nông độ tro bay theo khói m g/m3tc Bảng 2 17,880 17,880 17,880 23 Hệ số toả nhiệt đối lưu adl W/m20C adl = 1,16.Cz .Cvl.Ctc 44,69 44,41 44,81 24 Lực hút khí 3 nguyên tử 10PnS MN 10PnS = 0,141.S’ 0,0767 0,0767 0,0767 Bảng 10 (tt) STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Cơ sở chọn và công thức 1 2 3 25 Hệ số làm yếu bức xạ khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ IX 1,975 2,000 1,982 26 Hệ số làm yếu bức xạ hơI tro bay Ktr Toán đồ X 0,0166 0,012 0,018 27 Lực hút của khói có tro Kps (Kk. rn + Ktr.m).S’ 0,2327 0,2372 0,2343 28 Hệ số làm bẩn e w/m20C 0,68.Cd.Cvl.eo + De 0,012 0,013 0,0123 29 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv oC ttbqnII + (e + 1/a2).Qdl/ HqnII 1136 1124 1131 30 Hệ số tản nhiệt bức xạ abx W/m20C 1,16.a.atc 43,82 51,88 45,84 31 Hệ số truyền nhiệt K W/m20C (adl +abx)/1 + (e + 1/a2)(adl +abx) 41,2 41,4 41,5 32 Bề mặt truyền nhiệt tính toán HttqnII m2 QcqnII/K.Dt 777 764 732 33 Hiệu số DH m2 HttqnII - HqnII 264 251 219 34 Lượng nhiệt truyền theo tính toán QtrqnII w K. HqnII.Dt 11.9106 12,3106 12,7106 q’’qnII(oC) Dùng phương pháp 3 điểm để xác định của khói sau bộ quá nhiệt cấp II Q(106)W QcqnII 12,1 QtrqnII 11,9 11,3 750 790 798 800 Theo đồ thị ta xác định được : q’’qnII = 798oC I’’qnII = 11417 KJ/Kg Lượng nhiệt truyền bằng đối lưu QdlqnII = j.(I’qnII-I’’qnII + DaqnII.Iokk)Btt = 0,95.32310.( 12338,9 – 11417 + 0,015. 272,7189) = 28422824,6 KJ/h Tổng nhiệt hấp thụ của BQN II QqnII = QdlqnII + QbxqnII = 28422824,6 +2588349 = 31011173,6 KJ/h Entanpi hơI đầu vào BQN II i’qnII = i’’qnI = i’qnI + = 3409KJ/Kg Entanpi hơI đầu ra BQN II i’’qnII = i’qnII + = 3512 KJ/Kg ị HqnII = 1320m2 6.2 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I 12000 5600 Trên cơ sở tính được lượng nhiệt hấp thụ của bộ quá nhiệt cấp I, ta xác định được bề mặt chịu nhiệt của nó. Sơ bộ thiết kế bộ quá nhiệt cấp I có các ống đặt so le dòng hơI chuyển động ngược chiều dòng khói. Sơ đồ cấu tạo bộ quá nhiệt cấp I Bảng11. đặc tính cấu tạo bộ quá nhiệt cấp I STT Tên đại lượng Kh Đvị Công thức tính Kquả 1 đường kính ống d mm chọn f42´3,5 2 Bước ống ngang S1 mm tính 110 3 Bước ống dọc S2 mm S2/d =2,2 93 4 Bước ống tương đối S1/d S2/d Chọn chọn 2,5 2,2 5 Khoảng cách từ tâm ống đến vách ngoàI cùng tường bên S mm 12000 - S1.Z 160 6 Số ống xoắn trong mỗi dãy óng dọc Z ống 112 7 Tổng số ống ngắn zt ống chọn 150 8 Chiều dàI ống từ bao hơI đến bộ quá nhiệt I lbtr m Theo thiết kế 3,5 9 Diện tích bbề mặt háp thụ của cụm ống tỉnh Hdb m2 p.d. lbtr.Z.A 25,8 10 Hệ số tính đổi Ab Chọn theo tiêu chuẩn thiết kế 1/3 11 Chiều dàI ống xoắn lx m lx =( HqnI- Hdb)/ p.d.Z 16 12 Bề mặt hấp thụ của ống xoắn Hxb m2 p.d. l.zt 316 13 Tổng diện tích hấp thụ bộ quá nhiệt cấp I HqnI m2 Hxb + Hdb 342 14 Chiều cao đường khói h m chọn 3,2 15 Chiều rộng đường khói a m chọn 12000 16 Số dãy ống dọc n l/h 5 17 Kích thước ống theo phương thẳng đứng ld m Thiết kế 3 18 Diện tích tiết diện khói đI Fk m2 h.a-p.d. ld 38 19 Diện tích tiết diện hơIđI Fn m2 zt.( p.d2)/4 0,21 20 Chiều dày hữu hiẹu lớp bức xạ của khói s ((1,87.(S1+S2)/d)- 4,1).d 0,45 21 Chiều sâu cụm ống lc m d1 + S2.n 0,507 22 Chiều rộng khoảng không trước BQN I lk m Chọn 0,6 23 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khóicả phần không gian trước BQN I S’ m S.( lc + A. lk)/ lc 0,72 Bảng 12. tính truyền nhiệt bộ quá nhiệt cấp I STT Tên đại lượng Kí hiệu đơn vị Công thức tính hay cơ sở chọn K quả 1 Lượng nhiệt hấp thụ của BQN I QqnI KJ/h Qqn - QqnII 195,5.106 2 Nhiệt độ khói đầu vào BQN I q’qnI oC q’qnI = q’’qnII 798 3 Entanpi của khói đầu vào BQN I I’qnI KJ/Kg Tra bảng I’’qnII 4 Nhiệt độ đầu ra của khói qua BQN I q’’qnI oC Bảng phân phối nhiệt 852 5 Nhiệt độ trung bình BQN I qtbqnI oC 0,5(q’’qnI + q’qnI) 825 6 Nhiệt độ đầu vào của hơi t’qnI oC t’qnI = tbh 350 7 Nhiệt độ đầu ra của hơi t’’qnI oC i’’qnI =i’qnII 468 8 Nhiệt độ trung bình của hơI ttbqnI oC 0,5(t’qnI + t’’qnI) 409 9 Tốc độ trung bình của khói wk m/s ((Vk/F)(1+qtbqnI)/273)).Btt/3600 9,26 10 Thành phần thể tích hơI nước trong khói rH2O Bảng đặc tính khói 0,0773 11 Thành phần khí 3 nguyên tử trong khói rn Bảng đặc tính khói 0,2235 12 Nồng độ tro bay trong khói m g/m3tc Bảng 2 17,774 13 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu adl w/m2oC adl = 1,16.Cz .Cvl.Cs. atc 12,73 14 Thể tích riêng hơi nước vh m3/kg Tra bảng hơI nước với ttbqnI 0,162 15 Tốc độ hơI trung bình wh m/s D. vh/f.3600 80,9 16 Hệ số trao đổi nhiệt từ vách đến hơi a2 w/m2oC Cd. atc ; atc = 1800, Cd = 0,95 1710 17 Lực hút khí 3 nguyên tử 10Pns rn.S 0,0095 18 Hệ số làm yếu bức xạ bởi khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ IX 1,8 19 Hệ số làm yếu bức xạ bởi tro Ktr Toán đồ X 0,0128 20 Lực hút của khói có tro 10KPS (Kk. rn + Ktr.m).S’ 0,25 21 Hệ số bám bẩn e m2oC/w 0,68.Cd.Cvl.eo + De 0,0072 22 độ chênh nhiệt độ dòng nghịch Dtn oC [(q’qnI- t’’qnI)-( q’’qnI- t’qnI)]/ln[(q’qnI- t’’qnI)/ q’qnI - t’’qnI)] 411 23 độ chênh nhiệt độ dòng thuận Dtt oC [(q’qnI- t’qnI)-( q’’qnI- t’’qnI)]/ln[(q’qnI- t’qnI)/ q’’qnI - t’’qnI)] 415 24 Tỉ số Dtt/Dtn 1,01 25 độ chênh nhiệt độ trung bình Dt oC 0,5(Dtt +Dtn) 413 26 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt HqnI m2 Giả thiết 800 900 950 27 Nhiệt độ vách có tro tv oC ttbqnI+ (e + 1/a2).QqnI/ HqnI 590 561 538 28 Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ abx w/m2oC a.atc 33,6 31,5 30,8 29 Hệ số truyền nhiệt K w/m2oC (adl +abx)/1 + (e + 1/a2)(adl +abx) 53,7 53,0 52,6 30 Bề mặt truyền nhiệt tính toán HtqnI m2 QqnI/K.Dt 882 885 888 31 Hiệu số DH m2 HtqnI - HqnI 82 -15 -62 Bảng đồ thị 3 đIểm để tìm được diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của BQN I DH 82 800 900 950 850 HqnI - 15 - 62 Qua đồ thị ta xác điịnh được HqnI = 850 m2 Chương 7. THIÃÚT KÃÚ BÄĩ HÁM NặÅẽC CÁÚP II Bộ hâm nước cấp II trong thiết kế này là bộ hâm nước chưa sôI, sử ống thép trơn để chế tạo. ống thép chọn đường kính f32´3, nước đI trong ống từ dưới lên trên khói đi tren xuống sẽ tạo độ chênh nhiệt độ lớn nhất nhằm tăng quá trình trao đổi nhiệt. Để tăng cường độ truyền nhiệt ta bố trí các ống đặt so le nằm ngang Bán kính uốn của ống xoắn R =1,87d = 1,87.32 = 60 Bước ống ngang tương đối S1/d = 2,5 ị S1 = 2,5.32 = 80 Bước óng dọc tương đối S2/d = 1,875 ị S2 = 1,875.32 = 60 Tốc độ của khói qua bộ hâm nước không lớn hơn 13m/s, tốc độ nước trong ống phảI bảo đảm cho nước và một phần hơI ở trên bộ hâm nước được lưu thông dể dàng. Đối với bộ hâm nước kiểu chưa sôI thì không htể nhỏ hơn 0,3 m/s Sơ đồ bộ hâm nước 12000 khói 2400 Nước Bảng 13. ÂÀÛC TấNH CÁÚU TAÛO CUÍA BÄĩ HÁM NặÅẽC CÁÚP II STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức chọn và cơ sở tính Kquả Gchú 1 đường kính ống d mm chọn f32´3 2 Bước ống ngang S1 mm chọn 80 3 Bước ống dọc S2 mm 60 4 Bước ống tương đối ngang Bước ống tương đối dọc S1/d S2/d Tính tính 2,5 1,875 5 Chiều rộng đường khói a m Thiết kế 12 6 Chiều sâug đường khói b m Thiết kế 2,4 7 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách Sv mm 50 8 Số ống trong mỗi dãy ngang n ống 1 + (b – 2.Sv)/S1 29 9 Số ống trong mỗi dãy kép ngang Z1 ống 2n –1 57 10 Chièu dàI của mỗi ống L m 12-0,2 11,8 11 Tiết diện đường khói đI F m2 a.b –n.d.L 17,85 12 Tốc độ khói trung bình qua cụm ống wk m/s ((Vk/F)(1+qtbhnI)/273)).Btt/3600 11 <13 m/s thoả 13 Diện tích tiết diện lưu thông của khói f m2 Z1.p.d2tr/4 0,03 14 Tốc độ nước trong ống wn m/s D. vh/f.3600 1,32 >0,3 phù hợp 15 Số dãy ống kép nk Dãy Chọn 18 16 Chiều sâu cụm ống ls m S2(2nk –1) 2,1 17 Chiều sâu khoảng không trước bộ hâm nước II lk m Chọn 3,5 18 Hệ số A Tiêu chuẩn tính toán HP7 0,2 19 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ S m ((1,87.(S1+S2)/d)- 4,1).d 0,131 20 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ có tính đến khoảng không S’ m S.( ls + A. lk)/ ls 0,175 21 Diện tích bbề mặt chịu nhiệt HhnII m2 p.d. l.z1nk 1216,5 Bảng 14. tính truyền nhiệt bộ hâm nước cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức tính và chọn Kquả 1 Lượng nhiệt hấp thụ BHN II QhnII KJ/h Bảng phân phối nhiệt 17,2.106 2 Nhiệt độ khói đầu vào q’hnII oC q’hnII = q’’qnI 852 3 Nhiệt độ khói đầu ra q’’hnII oC Bảng phân phối nhiệt 486 4 Nhiệt độ khói trung bình qtbhnII oC 0,5(q’hnII +q’’hnII) 669 5 Entanpi của nước cấp đầu vào i’hnII KJ/Kg Bảng phân phối nhiệt 1078 6 Nhiệt độ nước cấp đầu vào t’hnII oC Bảng phân phối nhiệt 200 7 Entanpi của nước cấp đầu ra i’’hnII KJ/Kg i’hnII + 1132 8 Nhiệt độ nước cấp đầu ra t’’hnII oC ts + (i’’hnII –t’s)/2.4.18 296 9 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnII oC 0,5(t’’hnII + t’hnII) 248 10 độ chênh nhiệt độ nước cấp Dt oC [(q’hnII- t’’hnII)-( q’’hnII- t’hnII)]/ln[(q’hnII- t’’HNII)/ q’’hnII - t’hnII)] 273 11 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv oC tv = 100 + ttbhnII 348 12 Tốc độ trung bình của khói wk m/s ((Vk/F)(1+qtbhnII)/273)).Btt/3600 7,92 13 Thành phần thể tích hơI nước của khói rH2O Bảng 2 0,07732 14 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử rn Bảng 2 0,1445 15 Nồng độ tro bay trong khói m g/m3tc Bảng 2 17,56 16 Lực hút khí 3 nguyên tử 10PnS MN.m rn.S 0,098 17 Hệ số làm yếu bức xạ khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ IX 3,95 18 Hệ số làm yếu bức xạ của tro Ktr Toán đồ X 0,0146 19 Lực hút của khói có chưa tro 10PnS Nm/m2oC (Kk. rn + Ktr.m).S’ 0,1824 20 Hệ số toả nhiệt bức xạ abx W/ m2oC 1,16.a.atc 14,53 21 Hệ số bám bẩn e m2oC/w 0,68.Cd.Cvl.eo + De 0,0098 22 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách adl W/ m2oC adl = 1,16.Cz .Cvl.Cs. atc 70,2 23 Hệ số truyền nhiệt K W/ m2oC (adl +abx)/(1 + e(adl +abx)) 47,8 24 Diện tích bề mặt háp thụ của BQN II theo tính toán HtthnII m2 QhnII/K.Dt 13180 Chương 8. THIÃÚT KÃÚ BÄĩ SÁÚY KHÄNG KHấ CÁÚP II Trong phần này bộ sấy không khí cấp 2 làm bằng ống thép f40´1,5 , theo chiều rộng đường khói chia làm 4 hộp, thiết kếbộ sấy không khí cấp 2 chỉ có đường khói đI, bố trí các ống kiểu so le. Để đảm bảo bộ sấy không khí gọn nhẹ khi chọn bước ống ngang và dọc phảI đảm bảo hệ số D ở giá trị nhỏ nhất. Theo tiêu chuẩn thiét kế để đảm bảo gia công được Dmin = s- d = 10mm , đồng thời để đảm bảo cho tiết diện đI của không khí theo phương ngang vả phơưng chéo góc bằng nhau thì S1- d = 2(S –d) = 2D. Trong thiết kế này chọn S1 = 75mm, S2 = 44mm,trong quá trình bố trí cần đảm bảo kích thước của đường khói của bộ không khí bằng đường khói cảu bộ hâm nước. Tốc độ khói là 10 á14 m/s và wkk/w = 0,45 á 0,55, tốc độ không khí phụ thuộc vào chiều cao bộ sấy không khí. Nhưng chiều cao bộ sấy không khí sau tính toán nhiệt mưói xác định được. Vì vậy để tính toán nhiệt cần giả thiết trước một số chiều cao nằm trong phạm vi hợp lí sau đố kiểm tra lại. Nếu chiều cao tính ra sai khác với giá trị giả thiết 5% thì phảI tính lại. S2 D S1 S 1945 Không khí 2800 3000 1930 12000 Bảng 15. đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công htức tính và cơ sở chọn Kquả 1 đường kính ống d mm chọn f40´1,5 2 Bước ống ngang S1 mm chọn 75 3 Bước ống dọc S2 mm chọn 44 4 Bước ống ngang tương đối S1/d 0,875 5 Bước ống dọc tương đối S2/d 1,1 6 đường kính ống trung bình dtb mm 0,5(dtr + dng) 38,5 7 Số cụm ống theo chiều rộng đường khói n cụm chọn 4 8 Chiều rộng mỗi cụm ống a1 mm chọn 1930 9 Chiều sâu mỗi cụm ống b1 mm chọn 2288 10 Số dãy ống ngang Z1 Dãy b1/ S1 + 1 26 11 Số dãy ống dọc Z2 Dãy (2Z1 – 1)b1/ (S2 + 1) 53 12 Số ống trong mỗi cụm ống Z ống ((2Z1 – 1) Z2/Z) - 1 1345 13 Chiều sâu mỗi ống l m Giả thiết 2,9 14 Tiết diện đường khói đI F m2 p.n.Z.d2tr/4 5,78 15 Chiều rộng đường khói đi a m Chọn 12 16 Tiết diện đường khômg khí đI f l.a - p.n.Z1. dng 21,73 17 Diện tích bề mặt hấp thụ HsII m2 l.n.Z.H.dtb 1887 Bảng 16. Tính truyền nhiệt của bộ sấy không khí cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức tính Kquả 1 Lượng nhiẹt hấp thụ BSKK II QsII KJ/h Bảng phân phối nhiệt 1031324 2 Nhiệt độ trước BSKK II q’sII oC nt 486 3 Nhiệt độ sau BSKK II q’’sII oC nt 421 4 Nhiệt độ trung bình của khói qtbsII oC 0,5(q’sII + q’’sII) 454 5 Nhiệt độ không khí đầu vào BSKK II t’sII oC phân phối nhiệt 242 6 Nhiệt độ không khí đầu ra BSKK II t’’sII oC Nhiệm vụ thiết kế 300 7 Nhiệt độ trung bình của không khí ttbsII oC 0,5(t’sII + t’’sII) 271 8 Thành phần thể tích nước trong khói rH2O Bảng 2 0,07729 9 Tốc độ khói wk m/s ((Vk/F)(1+qtbsII)/273)).Btt/3600 18,7 10 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách a1 W/m2oC 1,16. Cvl.Ct atc 50,14 11 Tốc độ trung bình của không khí wkk m/s (b’’sII + DasII/2). [Btt.V2k/f.3600(1 + (ttbsII/273)] 8,6 12 Hệ số tản nhiệt phía không khí a2 W/m2oC 1,16.Cz .Cvl.Cs. atc 75,36 13 Hệ số sử dụng x Tra bảng hệ số sử dụng x 0,75 14 Hệ số truyền nhiệt K W/m2oC x.a1. a2/(a2 + a1) 22,7 Chương 9. THIÃÚT KÃÚ BÄĩ HÁM NặÅẽC CÁÚP I Nguyên tắc và phương pháp hoàn toàn giống như thiết kế bộ hâm nước cấp II 12000 Đặc tính cấu tạo khói Nước 2400 Bảng17 . đặc tính cấu tạo bộ hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công htức tính và cơ sở chọn Kquả 1 đường kính ống d mm chọn f40´3 2 Bước ống ngang S1 mm chọn 60 3 Bước ống dọc S2 mm chọn 40 4 Bước ống ngang tương đối S1/d 1,76 5 Bước ống dọc tương đối S2/d 1,17 6 Chiều rộng đường khói a m chọn 12 7 Chiều sâu đường khói b m chọn 2,4 8 Khoảng cách từ tâm ngoàI cùng đến vách Sv mm chọn 55 9 Số ống trong mỗi dãy ngang n ống ((b-2 Sv)/S1) + 1 38 10 Số ống trong mỗi dãy kép Z1 ống 2n - 1 75 11 Chiều dàI mỗi ống l m 12 – 0,2 11,8 12 Diện tích nước đI qua f m2 0,785.d2tr.Z1 0,0558 13 Tổng số dãy ống kép nk ống Giả thiết 25 14 Tiết diện đường khói đI F m2 a.b – n.d.l 17 15 Chiều sâu cụm ống L m S2(2 nk + 1) 1,96 16 Diện tích bề mặt chịu nhiệt HhnI m2 nk.d.l.Z1.p 461,6 Bảng 18 tính truyền nhiệt bộ hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức tính và chọn Kquả 1 Lượng nhiệt hấp thụ QhnI w Bảng phân phối nhiệt 7787.103 2 Nhiệt độ khói đầu vào q’hnI oC q’hnI = q’’sII 421 3 Nhiệt độ khói đầu ra q’’hnI oC Bảng phân phối nhiệt 316 4 Nhiệt độ khói trung bình qtbhnI oC 0,5(q’hnI +q’’hnI) 369 5 Chiều dày hũ hiệu lớp bức xạ có kể khoảng không trước bộ hâm nước cấp I S’ m S’ = S(ls + A.lk)/ls 0,199 6 Nhiệt độ nước cấp đầu vào t’hnI oC Thiết kế 230 7 Tốc độ của nước đI trong ống wn m/s D. vh/f.3600 8 Nhiệt độ nước cấp ra t’’hnI oC t’’hnI = t’hnII 250 9 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnII oC 0,5(t’’hnI + t’hnI) 240 10 độ chênh nhiệt độ nước cấp Dt oC [(q’hnI - t’’hnI)-( q’’hnI- t’hnI)]/ln[(q’hnI- t’’HNI)/ q’’hnI - t’hnI)] 162 11 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv oC tv = 25 + ttbhnI 290 12 Tốc độ trung bình của khói wk m/s ((Vk/F)(1+qtbhnI)/273)).Btt/3600 7,92 13 Thành phần thể tích hơI nước của khói rH2O Bảng 2 0,07732 14 Thành phần thể tích khí 3 nguyên tử rn Bảng 2 0,1445 15 Nồng độ tro bay trong khói m g/m3tc Bảng 2 17,56 16 Lực hút khí 3 nguyên tử 10PnS MN.m rn.S 0,098 17 Hệ số làm yếu bức xạ khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ IX 3,95 18 Hệ số làm yếu bức xạ của tro Ktr Toán đồ X 0,0146 19 Lực hút của khói có chưa tro 10PnS Nm/m2oC (Kk. rn + Ktr.m).S’ 0,1824 20 Hệ số toả nhiệt bức xạ abx W/ m2oC 1,16.a.atc 14,53 21 Hệ số bám bẩn e m2oC/w 0,68.Cd.Cvl.eo + De 0,0098 22 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách adl W/ m2oC adl = 1,16.Cz .Cvl.Cs. atc 70,2 23 Hệ số truyền nhiệt K W/ m2oC (adl +abx)/(1 + e(adl +abx)) 47,8 24 Diện tích bề mặt háp thụ của BQN I theo tính toán HtthnI m2 QhnI/K.Dt 1006 25 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ S m ((1,87.(S1+S2)/d)- 4,1).d 0,0476 Chương 10. THIÃÚT KÃÚ BÄĩ SÁÚY KHÄNG KHấ CÁÚP I Bộ sấy không khí cấp I được chia ra làm 3 đoạn dọc theo đường khói. đoạn dưới cùng đặt riêng ra đề phong khi thay thế. 1950 2280 2506 12000 Bộ sấy không khí cấp I được chế tạo bởi thép cacbon f40´1,5 Sơ đồ cấu tạo bộ sấy không khí cấp I Bảng 19. đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức Kquả 1 đường kính ngoàI của ống d mm chọn 40´1,5 2 Bước ống ngang S1 mm chọn 75 3 Bước ống dọc S2 mm chọn 44 4 Bước ống tương đối ngang S1/d 0,625 5 Bước ống tương đối dọc S2/d 1,1 6 đường kính ống trung bình dtb m 0,5(dng + dtr) 0,039 7 Bộ SKK chia làm m đoạn m đoạn chọn 3 8 Số cụm ống theo chiều rộng đường khói n cụm 4 9 Số dãy ống ngang Z1 Dãy a/ S1 + 1 26 10 Chiều rộng mỗi cụm a mm chọn 1930 11 Chiều rộng sâu cụm b mm chọn 3078 12 Số dãy ống dọc Z2 Dãy a/ S2 + 1 58 13 Số ống trung bình mỗi cụm Z [(2.Z1 –1)Z2/2] – 6 3045 14 Chiều cao của ống đoạn trên đoạn giữa đoạn dưới lt lg ld m m m Chọn giả thiết nt nt 2,56 2,28 1,96 15 Tiết diện khói đI qua F m2 0,785.d2tr.Z 6,25 16 Chiều rộng đường khói A m Theo hình vẽ đả tính 12 17 Tiết diện khong khí đI đoạn trên đoạn giữa - đoạn dưới ft fg fd m2 m2 m2 lt(A – Z1.n.d) lg(A – Z1.n.d) ld(A – Z1.n.d) 20,1 17,8 15,4 18 Diện tích bề mặt chịu nhịêt đoạn trên đoạn giữa - đoạn dưới Ht Hg Hd m2 m2 m2 lt(p.n.Z. dtr) lg(p.n.Z. dtr) ld(p.n.Z. dtr) 1164,9 1482,6 1274,5 19 Tổng diện tích bề mặt chịu nhịêt HsI m2 Ht+ Hg+ Hd 4422 Bảng 20. tính truyền nhiệt của bộ sấy không khí cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thưc tính và cơ sở chọn Kết quả 1 Lượng nhiẹt hấp thụ BSKK I QsI W Bảng phân phối nhiệt 10,9106 2 Nhiệt độ trước BSKK I q’sI oC q’sI = q’’hnI 316 3 Nhiệt độ sau BSKK I q’’sI oC Nhiệm vụ thiết kế 125 4 Nhiệt độ trung bình của khói qtbsI oC 0,5(q’sI + q’’sI) 221 5 Nhiệt độ không khí đầu vào BSKK I t’sI oC Nhiệm vụ thiết kế 30 6 Nhiệt độ không khí đầu ra BSKK I t’’sI oC Bảng phân phối nhiệt 242 7 Nhiệt độ trung bình của không khí ttbsI oC 0,5(t’sI + t’’sI) 136 8 Tốc độ khói trung bình wk m/s ((Vk/F)(1+qtbhnI)/273)).Btt/3600 16,7 9 Thành phân thể tích hơI nước rH2O Bảng 2 0,077 10 Thành phân thể tích khí 3 ngtử rn Bảng 2 0,193 11 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ak W/m2oC Cvl. atc 50,44 12 Chiều cao toàn bộ BSKK I Li m Theo giả thiết 5 6 7 13 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt HsI m2 p.Z.n.dtb.Li 3294 3953 4612 14 Tiét diện lưu thông của kk fi m2 Ltbi(A – dn.Z1) 6,06 7,28 8,49 15 Chiều cao trung bình của mỗi đoạn Ltbi m Li/m 1,7 2 2,3 16 Tốc độ trung bình của kk wk2 m/s (b’’sII + DasI/2). [Btt.V2k/f.3600(1 + (ttbsI/273)] 7,15 6,8 5,67 17 Hệ số sử dụng x Tra bảng hệ số sử dụng 0,75 0,75 0,75 18 Hệ số TĐN từ vách đến kk ak2 W/m2oC Cz.Cvl. atc 73,5 67,4 60 19 độ chênh nhiệt độ theo chiều nhiên liệu Dtn oC [(q’sI - t’’sI)-( q’’sI- t’sI)]/ln[(q’sI- t’’sI)/ q’’sI - t’sI)] 84 84 84 20 Tham số P (q’sI - q’’sI)/( t’’sI - t’sI) 0,9 0,9 0,9 21 Tham số R ( t’’sI - t’sI)/ (q’ sI - q’’sI) 1,11 1,11 1,11 22 Hệ số hiệu chỉnh Y Toán đồ XV 0,92 0,92 0,92 23 độ chênh nhiệt độ trung bình thực Dt oC Y.Dtn 77,28 77,28 77,28 24 Hệ số truyền nhịêt K W/m2oC x.ak. ak2/(ak2 + ak) 37,25 37,68 37,12 25 Lượng truyền nhiệt theo tính toán QttSI w H’SI.Ki. Dt 9,5.106 11,5.106 13.2.106 Dùng phương pháp giải bằng đồ thị ta tính được chiều cao BSKK I Q.106(w) QttsI 13,2 11,5 10,5 QSI 9,5 5 6 7 L(m) - Theo đồ thị ta có tổng chiều dàI của bộ sấy không khí cấp I là L = 5,8m - Khi đó độ dàI trung bình của mỗi đoạn là Ltb = 5,8/3= 1,9m Diện tích không khí đi qua mỗi đoạn là f = Ltb(A- n.Z1.d) = 1,9(12 – 4.26.0,04) = 14,896m2 Vậy chọn chiều cao mổi đoạn là : + Lt = 2,3m + Lg = 2m + Ld = 1,5m Mục lục Chương 1 . Nhiệm vụ thiết kế Trang 1 Chương 2 . Xác định cấu trúc và cân bằng nhiệt lò hơI 2 Chương 3 . Thiết kế buồng lửa 11 Chương 4 . Thiết kế dãy pheston 16 Chương 5 . Phân phối nhiệt lượng cho các bề mặt đốt 22 Chương 6 .Thiết kế bộ quá nhiệt 24 Chương 7 . Thiết kế bộ hâm nước cấp II 37 Chương 8 . Thiết kế bộ sấy không khí cấp II 41 Chương 9 . Thiết kế bộ hâm nước cấp I 44 Chương 10. Thiết kế bộ sấy không khí cấp I 49