Šilumos gamyba

1. ĮVADAS Kursinio darbo rengimo metodinės rekomendacijos skirtos neuniversitetinių studijų programos Šilumos energetika studentams, rengiantiems Šilumos gamybos dalyko kursinį darbą. Kursinio darbo rengimo tikslas – įtvirtinti studijuojamo dalyko teorines žinias, atliekant konkrečią užduotį, formuoti savarankiško, tiriamojo ir taikomojo darbo pradmenų įgūdžius, skatinti studentą savarankiškai mąstyti, rasti teisingus sprendimus, atlikti palyginimus ir analizes, formuluoti išvadas. Studentai, rengdami kursinį darbą, turi įgyti ir praktinių įgūdžių skaičiuojant garo ar vandens šildymo katilus, susipažinti su galiojančiais normatyvais. Kiekvienam studentui pateikiama individuali kursinio darbo užduotis. Atliekant užduotį, studentams rekomenduojama atlikti patikrinamąjį šiluminį skaičiavimą su atskirų šildymo paviršių (garo perkaitintuvo, vandens ekonomaizerio, oro šildytuvo) konstrukciniais elementais. Studentai, rengiantys kursinį darbą, turi sugebėti naudotis technine literatūra bei dirbti kompiuterinėmis programomis, gerai išmanyti garo ar vandens šildymo katilų konstrukcijas, gebėti parinkti pagrindinius ir pagalbinius katilų elementus, išmanyti kuro degimo procesus, analizuoti šilumos mainus katilo garinamuosiuose ir šildomuosiuose paviršiuose, gebėti palyginti skaičiavimų rezultatus bei pateikti išvadas. 2. KURSINIO DARBO SUDĖTIS IR REIKALAVIMAI Kursinio darbo sudėtis (struktūra): 1. Titulinis lapas; 2. Individuali darbo užduotis; 3. Turinys; 4. Įvadas; 5. Analitinė dalis (paaiškinimai, tyrimai, skaičiavimai); 6. Išvados ir pasiūlymai; 7. Literatūros sąrašas; 8. Priedai; 9. Grafinė dalis. Titulinis lapas įforminamas pagal 1 priede pateiktą pavyzdį. Po titulinio lapo įsegama individuali darbo užduotis. Turinys pateikiamas su nuorodomis į skyrius ir poskyrius (dalis) visame kursiniame darbe. Skyrių, poskyrių (dalių) numeracija turi sutapti su turinyje nurodyta numeracija (arabiški ir romėniški skaitmenys). Kursinio darbo įvade pateikiami darbo tikslai, aprašomas darbo objektas, apžvelgiami informaciniai šaltiniai ir darbo atlikimo metodika. Kiekvienas iš aprašomų dalių pavadinimų turi būti išskirtas ir paryškintas. Analitinėje dalyje turi būti aprašyti kursiniame darbe vykdyti tyrimai, atlikti skaičiavimai, pateikti paaiškinimai. Kiekvieno šios dalies skyriaus pabaigoje, atlikus skaičiavimus, pateikiamas rezultatų palyginimas su normatyviniais duomenimis. Išanalizavus gautus duomenis ir juos pateikus analitinėje dalyje, daromos išvados, teikiami pasiūlymai. Pateiktos išvados turi būti aiškios, konkrečios ir trumpos, apibendrinančios duomenis, gautus rengiant kursinį darbą. Literatūros sąrašas turi būti įsegtas kursinio darbo pabaigoje, prieš grafinę dalį. Jame nurodomi visi informaciniai šaltiniai, kuriais buvo naudotasi rengiant kursinį darbą. Grafinėje dalyje pateikiamas išilginis katilo su šildymo paviršiais pjūvis, šildymo paviršių bendrasis vaizdas. Kursinis darbas rengiamas A4 formato (išskyrus grafinę dalį) balto popieriaus lapuose; parengtas darbas susegamas į standartinį segtuvą kietais viršeliais. Rengiant kursinį darbą, galima naudoti tiek vertikalią, tiek horizontalią A4 formato lapo poziciją. Kursinio darbo puslapiai numeruojami puslapio viršuje, centre, arabiškais skaitmenimis. Titulinis puslapis nenumeruojamas. Informacinių šaltinių sąrašas ir priedai numeruojami ištisine tvarka. Grafinė dalis ištisine tvarka nenumeruojama - ji kursiniame darbe pateikiama kaip savarankiška kursinio darbo dalis. Bendrieji kursinio darbo rengimo reikalavimai: • Lapo paraštės: nuo viršaus – 2 cm, nuo apačios – 2 cm, nuo kairiojo krašto – 3 cm, nuo dešiniojo krašto – 1 cm. • Tekstas rašomas Times New Roman 12 dydžio šriftu, paliekant 1.5 intervalo tarp eilučių. • Kiekvienas skyrius pradedamas naujame puslapyje. • Skyrių pavadinimai rašomi centruotai didžiosiomis raidėmis Times New Roman 14 dydžio šriftu, paryškintai (Bold) ir numeruojami romėniškais skaitmenimis (I., II., III., IV. ir t.t.). • Poskyrių (dalių) pavadinimai rašomi centruotai didžiosiomis raidėmis Times New Roman 12 dydžio šriftu, paryškintai (Bold) ir numeruojami arabiškais skaitmenimis (1., 2., 3., 1.1., 1.2., 2.1., 2.2. ir t.t.). • Grafikai ir lentelės numeruojami. Jie turi užimti ne daugiau kaip pusę A4 formato lapo ploto, kitu atveju jie pateikiami kaip priedai. • Analitinėje dalyje pateikiamos formulės ir schemos rašomos bei braižomos specialiomis programomis (Eqiation Editor, Diagram ar Organization Chart ir kt.). • Kursiniame darbe pateikiami priedai numeruojami ištisine tvarka (1 priedas, 2 priedas ir t.t.). • Grafinė dalis atliekama A3 ir A4 formato lapuose. 3. KURSINIAME DARBE VARTOJAMOS SĄVOKOS Adiabatinė (teorinė) degimo temperatūra – įmanomai galima aukščiausia degimo temperatūra (be šilumos mainų). Degimo produktų entalpija – šilumos kiekis (kJ), kurį reikia sunaudoti , kad kuro kiekio vieneto (kg ar m3) degimo produktų temperatūra pakiltų nuo 0° iki t°C. Energetinis kuras – degios medžiagos, kurias ekonomiškai tikslinga deginti gaunant šiluminę ir elektros energiją. Katilinės pluoštas – tai lygiagrečiai sujungtų katilo konvekcinio paviršiaus vamzdžių sistema, sujungta bendrais kolektoriais arba būgnais. Katilo šiluminis balansas – lygybė tarp katilui suteiktos šilumos ir šilumos, sunaudotos garui gaminti arba vandeniui šildyti bei padengti šilumos nuostolius. Konvekcija – procesas, kurio metu šiluminė energija perduodama maišantis skysčiams arba dujoms erdvėje. Kuro degimo šiluma – šilumos kiekis, išsiskyręs visiškai sudegus 1 kg kietojo ar skystojo kuro arba 1 m3 dujinio kuro. Oro pertekliaus koeficientas – tikrojo oro kiekio, reikalingo kuro degimui, santykis su teoriškai būtinu oro kiekiu. Sutartinis kuras – tai kuras, kurio degimo šiluma 29300 kJ/kg. Šiluminis spinduliavimas (radiaciniai šilumos mainai) – procesas, kurio metu šiluminė energija plinta tam tikru atstumu nuo vieno kūno kitam (elektromagnetinis spinduliavimas). 4. KURSINIO DARBO DALYS 4.1. ĮVADAS Kursinio darbo įvade suformuluojami darbo tikslai, aprašomas darbo objektas, apžvelgiami informaciniai šaltiniai, apibūdinama darbo atlikimo metodika. Įvadinėje dalyje rekomenduojama atsakyti į tokius klausimus: • Koks yra kursinio darbo objektas? • Kokių tikslų siekiama kursiniame darbe (pvz.: kokią problemą ar problemas ketinama išspręsti)? • Kokie darbo etapai numatomi siekiant tikslų? • Kaip bus siekiama pasirinktų tikslų? Informaciniai šaltiniai turi būti pateikti pagal nustatytus kriterijus ir informacinių šaltinių pateikimo reikalavimus: šaltiniai turi būti sugrupuoti pagal informacijos pobūdį, leidimo metus ir kt., pateikti abėcėlės tvarka. Pirmiausia pateikiami šaltiniai lotyniškais rašmenimis, tuomet - slaviškais rašmenimis. Informacinių šaltinių apžvalgoje pristatomi ir apibendrinami informaciniai šaltiniai, kuriais buvo naudotasi rengiant kursinį darbą. Informaciniai šaltiniai turi būti pateikti sugrupuoti pagal nustatytus ar pasirinktus parametrus. Kursiniame darbe keliamų darbo tikslų, formuluojamo darbo objekto, informacinių šaltinių apžvalgos bei darbo atlikimo metodikos apibūdinimo pavyzdžiai pateikti 2 priede. 4.2. ANALITINĖ DALIS 4.2.1. KURO CHARAKTERISTIKA Šioje kursinio darbo dalyje atliekami skaičiavimai pagal individualioje užduotyje pateiktą kuro rūšį, kurio elementinė sudėtis parenkama (žr. L.6, 35 p.). Duomenys surašomi lentelėse (žr. 1 ir 2 lenteles). 1 lentelė Skysto (kieto) kuro elementinė sudėtis Kuras Naudojamosios masės sudėtis, % , kJ/kg Cn Hn On Nn An Wn 2 lentelė Dujinio kuro elementinė sudėtis Kuras Sudėtis, % , kJ/m3 Parinkus kuro elementinę sudėtį, turėtų būti apskaičiuota kuro degimo šiluma: • deginant kietą ir skystą kurą (kJ/kg), skaičiuotina pagal Mendelejevo formulę: ; (L.4,155p.) • kuro degimo šiluma deginant dujinį kurą (kJ/m3) skaičiuotina pagal tokią formulę: (L.4, 155p.) Naudojama žemutinė kuro degimo šiluma turi būti palyginama su rezultatais, esančiais žinyne, ir paklaida apskaičiuojama procentais (%). 4.2.2. ORO IR DEGIMO PRODUKTŲ TŪRIAI BEI ENTALPIJOS Šiame skyriuje skaičiuojami teoriniai oro ir degimo produktų tūriai. Apskaičiavus tūrius, nustatomos oro bei degimo produktų entalpijos už kiekvieno katilo elemento. Atliekant katilo šiluminį skaičiavimą, imami normatyviniai1 oro pasiurbimai; pasiurbiamo oro temperatūra – 30°C. Skaičiuojamas oro pertekliaus koeficientas α. Oro pertekliaus koeficientas už kiekvieno šildymo paviršiaus αi po kūryklos skaičiuojamas sumuojant – prie αk pridedant atitinkamus oro pasiurbimus2: , (L.3, 36p.) kai: i – šildymo paviršiaus numeris (pavadinimas) dūmų judėjimo kryptimi. - oro pertekliaus koeficientas kūrykloje. Nustačius oro pertekliaus koeficientą už kiekvieno šildymo paviršiaus po kūryklos, rekomenduojama parinkti oro pertekliaus padidėjimą katilo agregato elementuose, oro pasiurbimus Δα, nustatatyti oro pertekliaus koeficientą už įvairių katilo elementų: • už perkaitintuvo ; • už ekonomaizerio ; • už oro šildytuvo . Po to turi būti apskaičiuojamas vidutinis oro pertekliaus koeficientas kiekviename elemente. Rekomenduojama oro pertekliaus koeficientą kiekviename elemente apskaičiuoti pagal šias formules: perkaitintuve: ; ekonomaizeryje: . Kadangi oro pertekliaus koeficientas α priklauso nuo kuro rūšies, jo deginimo būdo ir kūryklos konstrukcijos, tai pasirenkant kūryklos tipą būtina nurodyti, koks kuras bus deginamas - skystas ar dujinis. Apskaičiavus oro pertekliaus koeficientą už kiekvieno šildymo elemento, rezultatai surašomi 3 lentelėje. 3 lentelė Degimo produktų tūriai, tritomių dujų tūrinės dalys Dydis Formulė Teoriniai tūriai (m3/kg ar m3/m3) : DŪMTAKIS Kūrykla, festonas Perkaitintuvas Konvekcinis pluoštas Ekonomaizeris Oro šildytuvas Pastaba Oro pertekliaus koeficiento padidėjimas elemente Δα Oro pertekliaus koeficientas už elemento α″ Vidutinis oro pertekliaus koeficientas elemente Vd Atlikus oro ir degimo produktų tūrių, tritomių dujų tūrinės dalies bei tikrųjų oro ir degimo produktų tūrių skaičiavimus, pildoma 3 lentelė. Oro ir degimo produktų tūrius rekomenduojama skaičiuoti (L.3, 38p.) taip: 1. Teorinis oro kiekis, reikalingas visiškam sudegimui, skaičiuojamas, kai α = 1; kieto ir skysto kuro deginimui bei deginant dujinį kurą (m3/kg arba m3/m3). • teorinis oro kiekis kieto ir skysto kuro deginimui (m3 oro/kg kuro) skaičiuojamas: ; • teorinis oro kiekis deginant dujinį kurą (m3 oro/m3 dujų) skaičiuojamas: . kai: m – anglies atomų skaičius. n – vandenilio atomų skaičius. 2. Degimo produktuose esantis azoto teorinis tūris taip pat apskaičiuojamas priklausomai nuo to, koks kuras deginamas – kietas ir skystas ar dujinis: ◦ azoto teorinis tūris deginant kietą ir skystą kurą skaičiuojamas naudojant šią formulę: ; ◦ deginant dujinį kurą: . 3. Triatomių dujų tūris degimo produktuose atskirai skaičiuojamas kietam ir skystam bei dujiniam kurui: • triatomių dujų tūris deginant kietą ir skystą kurą skaičiuojamas pagal tokią formulę: ; • deginant dujinį kurą: . kai: (sujungtas anglies dvideginis ir sieros dvideginis vadinamas „sausomis triatomėmis dujomis“). 4. Vandens garų teorinis tūris degimo produktuose nustatomas: • deginant kietą ir skystą kurą: ; • deginant dujinį kurą: . kai: dd – drėgmės kiekis dujose (~ 10 g/m3). 5. Suminis teorinis degimo produktų (dūmų) tūris apskaičiuojamas pagal šią formulę: 6. Perteklinis oro kiekis kiekvienam šildymo paviršiui: , (L.3, 39p.) 7. Tikrieji degimo produktų tūriai nustatomi visuose katilo elementuose, pradžioje apskaičiavus tikrąjį vandens garų tūrį: , (L.3, 39p.) 8. Tikrasis dūmų tūris apskaičiuojamas pagal tokią formulę: , (L.3, 39p.) 9. Triatomių dujų ir vandens garų tūrinės dalys apskaičiuojamos visiems katilo elementams pagal tokias formules: (L.3, 40p.) Kadangi triatomės dujos ir vandens garai intensyviai dalyvauja šilumos mainuose spinduliavo būdu, toliau reikia apskaičiuoti suminę tūrinę jų dalį: Skaičiavimo duomenys pateikiami 3 lentelėje. Apibendrinant gautus duomenis, turi būti rašoma išvada: oro ir degimo produktų tūriai palyginami su norminiais bei apskaičiuojama paklaida. Nustačius degimo produktų tūrius ir apibendrinus gautus rezultatus, parašius išvadą, toliau skaičiuojamos oro ir degimo produktų entalpijos. Entalpijų skaičiavimas atliekamas tikriesiems oro pertekliaus koeficientams α" už kiekvieno šildymo paviršiaus (žr. 3 lentelę). Oro ir degimo produktų entalpijų skaičiavimą rekomenduojama atlikti tokia tvarka: 1. Pirmiausia apskaičiuojama teorinio oro tūrio entalpija visam temperatūrų intervalui (skystam kurui, kJ/kg): , (L.3, 41p.) kai: (cθ)o – 1 m³ oro entalpija (kJ/m³), parenkama kiekvienai pasirinktai temperatūrai (žr. L.3, 41 p., 3.4. lentelę); – teorinis oro tūris, reikalingas degimui (žr. 3 lentelę). 2. Nustatoma teorinio degimo produktų tūrio entalpija (kJ/kg, kJ/m³) pasirinktam temperatūrų intervalui: , (L.3, 41p.) kai: – 1 m³ triatomių dujų, teorinio azoto tūrio, vandens garų teorinio tūrio entalpijos parenkamos pasirinktų temperatūrų intervalui (žr. L.3, 41 p., 3.4. lentelę). – triatomių dujų, azoto ir vandens garo teoriniai tūriai (žr. 3 lentelę). 3. Apskaičiuojama perteklinio oro kiekio entalpija visam temperatūrų intervalui (kJ/kg ar kJ/m³): , (L.3, 41p.) 4. Skaičiuojama degimo produktų entalpija, kai oro pertekliaus koeficientas α>1 (kJ/kg ar kJ/m³): , (L.3, 41p.) kai: Hpel. – pelenų entalpija tik kietam kurui. Degimo produktų entalpijų skaičiavimo rezultatai atskiriems dūmtakiams surašomi 4 lentelėje – iš surašytų duomenų vėlesniais skaičiavimais galima nustatyti entalpiją pagal degimo produktų temperatūrą (interpoliuojant): 4 lentelė Degimo produktų komponentų entalpijos H = f (td) Šildymo paviršius Temperatūra už šildymo paviršiaus, °C Kūryklos kameros viršus, festonas, = 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 Garo perkaitintuvas, = 1000 900 800 700 600 500 Konvekcinis pluoštas, = 700 600 500 400 300 200 Vandens ekonomaizeris, = 400 300 200 Oro šildytuvas, = 200 100 Žinant degimo produktų entalpiją, toliau galima nustatyti jų temperatūrą: kai: – entalpijos, atitinkančios ieškomo temperatūrų intervalo didesnę ir mažesnę temperatūrą (žr. 4 lentelę). – žinoma temperatūra, kuriai ieškoma entalpija, °C. – temperatūra, atitinkanti mažesnę ieškomo intervalo entalpiją, °C. – entalpija, pagal kurios reikšmę, randama temperatūra. 5 lentelė lentelė   (kJ/kg ar kJ/m³) Kūrykla, festonas Perkaitintuvas Konvekcinis pluoštas Ekonomaizeris Oro šildytuvas H ΔH H ΔH H ΔH H ΔH H ΔH 100 200 300 400 500                       600           700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000             Tam, kad būtų patogiau interpoliuoti, apskaičiuojami entalpijų padidėjimai (5 lentelė). 4.2.3. KATILO ŠILUMINIS BALANSAS Dirbant garo ar vandens šildymo katilui (VŠK), visa į jį tiekiama šiluma sunaudojama naudingai šilumai gauti ir įvairiems šilumos nuostoliams kompensuoti, todėl šioje kursinio darbo dalyje turi būti apskaičiuojama šiluma, kuria disponuojama, ir katilo šilumos nuostoliai. Tarp šilumos, tiekiamos į katilą3, ir iš jo išeinančios šilumos, turi būti lygybė: , (L.4, 165p.) kai: – naudinga šiluma, esanti garuose ar karštame vandenyje (kJ/kg). – šilumos nuostoliai su išeinančiais dūmais. – šilumos nuostoliai dėl nevisiško kuro cheminio sudegimo4. – šilumos nuostoliai dėl nevisiško mechaninio kuro sudegimo5. – šilumos nuostoliai į aplinką per katilo sienas. Katilo šiluminis balansas sudaromas atsižvelgiant į nusistovėjusį šiluminį režimą, o šilumos nuostoliai išreiškiami procentais. Garo katilo ar VŠK šilumos nuostoliai nustatomi tokia tvarka: 1. Šilumos nuostoliai su išeinančiais dūmais q2 apskaičiuojami pasirinkus iš katilo išeinančių dūmų temperatūrą , priklausomai nuo katilo tipo (žr. L.8). , (L.3, 45p.) kai: Hd – išeinančių dūmų entalpija (žr. 4 lentelę), kuri priklauso nuo pasirinktos išeinančių dūmų temperatūros (°C), kuri pasirenkama taip: • deginant mazutą = 160-170°C; • deginant dujas = 120-135°C. – šalto oro teorinio tūrio entalpija (kJ/kg): prie šalto oro temperatūros , skaičiuojama pagal šią formulę: , (L.3, 45p.) – teorinis oro tūris, m3/kg (žr. 3 lentelę). – oro pertekliaus koeficientas išeinančiuose dūmuose už paskutinio šildymo paviršiaus (žr. 3 lentelę). – dujoms ir mazutui. – disponuojama katilo šiluma. 2. Šilumos nuostoliai dėl nevisiško cheminio sudegimo q3 priklauso nuo kuro rūšies (žr. L.3, 4.1.-4.4. lentelėse). 3. Šilumos nuostoliai dėl nevisiško mechaninio sudegimo q4 pateikti L.3, 4.1.-4.4. lentelėse. 4. Šilumos nuostoliai į aplinką (%) priklauso nuo garo katilo našumo D (t/h) ir gali būti nustatomi pagal L.3, 50 p., 4.5. lentelėje pateiktus duomenis. q5 – vandens šildymo katilo (VŠK) šilumos nuostolių reikšmė priklausomai nuo katilo galios (MW), pateikta L.3, 50 p., 4.6. lentelėje. Apibendrinant šioje dalyje atliktus skaičiavimus ir gautus duomenis, daroma išvada: nurodoma, ar šilumos nuostoliai su išeinančiais dūmais nėra per dideli (maži). Darant išvadą, būtina atlikti palyginimą su leistinais nuostoliais. 4.2.4. KATILO NAUDINGUMO KOEFICIENTAS IR KURO KIEKIS Šioje kursinio darbo dalyje turi būti skaičiuojama garo ar vandens šildymo katilų sunaudojimo kuro kiekis ir šių katilų naudingumo koeficientas. 1. Apskaičiavus šilumos nuostolius, nustatomas garo katilo ar VŠK naudingumo koeficientas brutto (%): , (L.4, 168p.) 2. Skaičiuojama disponuojama šiluma: • deginant skystą kurą (kJ/kg): , (L.3, 51p.) • deginant dujinį kurą (kJ/m3): , (L.3, 51p.) kai: – skysto kuro žemutinė degimo šiluma (žr. 4.2.1. skyrių). – dujinio kuro degimo šiluma (žr. 4.2.1. skyrių). .– šiluma, patenkanti į katilą su oru, pašildytu garais kaloriferyje (kJ/kg, kJ/m³). – kuro6 fizinė šiluma (kJ/kg). – šiluma, patenkanti į katilą išpurškiant skystą kurą garais (kJ/kg). Šiluma, patenkanti į katilą su oru, pašildytu garais kaloriferyje7, skaičiuotina pagal tokią formulę: , (L.3, 52p.) kai: (kJ/kg), (L.4, 164p.) arba , (L.4,164p.) kai: – specifinė oro šiluma (1,33 kJ/kg°C). – teorinis oro tūris, m3/kg (žr. 3 lentelę). – temperatūrų skirtumas tarp karšto (pašildyto oro) ir šalto oro temperatūros, kai: kai: – teorinio oro tūrio entalpija prieš tiekiant į oro šildytuvą nustatoma pagal oro temperatūrą po kaloriferio: • vamzdiniams oro šildytuvams ; • regeneraciniams oro šildytuvams . – šalto oro, kurio temperatūra , entalpija skaičiuojama pagal formulę: Į oro šildytuvą tiekiamo oro kiekio santykis su teoriškai būtinu oro kiekiu skaičiuotinas pagal šią formulę: , (L.3, 52p.) kai: – oro pasiurbimai į kūryklą ir į oro šildytuvą (žr. 3 lentelę). Fizinė kuro šiluma įvertinama tik iš anksto pašildant kurą kitu šilumos šaltiniu (pvz., mazuto pašildymas garais). Kuro entalpiją rekomenduojama skaičiuoti pagal tokią formulę: , (L.3, 52p.) kai: – kuro šiluma (°C). Mazutui: 90 – 130°C. – specifinė kuro šiluma (kJ/kg K). Mazutui: , (L.3, 52p.) Toliau skaičiuojamas šilumos kiekis, patenkantis į katilą per purkštuvus kartu su garais: , (L.3, 53p.) kai: hp – sotaus garo entalpija, sunaudojama kurui išpurškti (žr. vandens garo lentelę pagal jo parametrus (kJ/kg), L.8, 46 p., 3.1. lentelę arba L.1). 3. Pasirinkus iš katilo išeinančių dūmų temperatūrą, rekomenduojama apskaičiuoti šilumos nuostolius su išeinančiais dūmais q2: • mazutui ; • dujoms . 4. Nuo kuro rūšies priklauso šilumos nuostoliai q3 (žr. L.3, 49 p., 4.4. lentelę). 5. Šilumos nuostoliai į aplinką q5 priklauso nuo katilo našumo D (žr. L.2, 50 p., 4.5.-4.6. lentelėse). 6. Skaičiuojamas garo katilo ar VŠK naudingasis šiluminis našumas (kW): , (L.3, 53p.) , (L.3, 53p.) kai: – pagaminto perkaitinto garo kiekis (kg/s); žr. individualią darbo užduotį). – pagaminto sotaus garo kiekis (kg/s); žr. individualią darbo užduotį). – perkaitinto garo, maitinamojo vandens į ekonomaizerį, sotaus garo ir verdančio vandens katilo būgne entalpijos (kJ/kg). – nepertraukiamas garo katilo prapūtimas8 (%). – vandens, tekančio per katilą, kiekis (kg/s); žr. individualią darbo užduotį). – karšto ir šalto vandens entalpijos (kJ/kg). 7. Skaičiuojamas kuro kiekis (kg/h, m3/h): • garo katilams: , (L.3, 54p.) kai: – garo katilo našumas (kg/h). – perkaitinto garo ir maitinamojo vandens entalpijos (žr. L.8, 46 p., 3.1. lentelę ir 49 p., 3.2. lentelę ), jeigu garas yra neperkaitintas, o sotusis, tuomet: kai: – sauso garo entalpija (žr. L.8, 46 p.). • vandens šildymo katilams: , (L.3, 54p.) kai: – iš katilo ištekančio (karšto) ir į katilą įtekančio (šalto) vandens entalpijos (žr. L.1, 15 p.). – per katilą pratekantis vandens kiekis (kg/h). 8. Skaičiuotinas kuro kiekis dujoms ir mazutui: (kg/h). 9. Šilumos išnaudojimo koeficientas: , (L.3, 54p.) Apibendrinant šio skyriaus duomenis, turi būti daroma išvada: skaičiuotinas kuro kiekis palyginamas su norminiu, apskaičiuojama paklaida. 4.2.5. DEGIMO PRODUKTŲ DIAGRAMA Šioje kursinio darbo dalyje reikia nustatyti kuro degimo adiabatinę (teorinę) temperatūrą katilo kūrykloje. Tam braižomas grafikas, kurio ordinačių ašyje atidedamos dūmų entalpijos reikšmės, o abscisių ašyje – degimo produktų temperatūros. Žinant naudingai išsiskyrusios šilumos dydį katilo kūrykloje, diagrama galima nustatyti teorinę (adiabatinę) degimo temperatūrą (L.7, 62p.): 1. Žemutinė kuro degimo šiluma (kJ/kg, kJ/m³); žr. 4.2.1. skyrių). 2. Teorinis oro kiekis (m³/kg). 3. Šilumos kiekis, patenkantis į kūryklą kartu su oru (kJ/kg); žr. 4.2.1. skyrių). 4. Disponuojama šiluma deginant skystą ar kietą kurą(žr. 4.2.4. skyrių). 5. Šiluma, patenkanti į kūryklą su pašildytu oru: kai: – karšto oro specifinė šiluma kJ/m³ (žr. L.2, 41 p., 3.4. lentelę). – 39,8 kJ/kg. 6. Naudingas šilumos išsiskyrimas kūrykloje tiekiant į degiklius pašildytą orą (kJ/m3, kJ/kg): ◦ deginant dujas: ; ◦ deginant skystą kurą: . 7. Apskaičiavus , pasirenkamos kelios tarpinės degimo produktų temperatūrų reikšmės (pvz., 1400° ir 2000°) ir parenkamos entalpijos, atitinkančios šias temperatūras (žr. 4 lentelę). Reikšmė atidedama ašyje, horizontali linija brėžiama iki susikirtimo su tiese, po to – statmenai į ašį. Taškas, esantis šiame susikirtime, atitiks teorinę (adiabatinę) kuro degimo temperatūrą(žr. 1 pav.). 1 pav. Teorinės (adiabatinės) kuro degimo temperatūros grafikas 4.2.6. KATILO KŪRYKLOS SKAIČIAVIMAS Šiame skyriuje nustatoma iš garo ar vandens šildymo katilo kūryklos išeinančių degimo produktų (dūmų) tikroji temperatūra. Skaičiavimų pabaigoje gauta tikroji išeinančių dūmų temperatūra palyginama su skaičiavimų pradžioje pasirinkta temperatūra. Jeigu gautas temperatūrų skirtumas neviršija ± 100ºC, tai skaičiavimai teisingi. Priešingu atveju, pasirenkama kita temperatūra ir skaičiavimai atliekami iš naujo. 2 pav. Katilo kūryklos ekranų išdėstymo schema kai: d – ekraninių vamzdžių skersmuo (m). l – atstumas nuo kūryklos kameros sienos iki ekraninių vamzdžių ašies (m). – santykinis dydis, reikalingas koeficiento χ nustatymui. 1. Kamerinėje kūrykloje deginamas mazutas ar dujos. Pirmiausia pasirenkama iš kūryklos išeinančių degimo produktų temperatūra (°C): • deginant mazutą ir dujas: ; • deginant kietą kurą: . 2. Pasirinktai išeinančių dūmų temperatūrai randama jų entalpija (žr. 4 lentelę). 3. Skaičiuojami naudingos šilumos išsiskyrimas kūrykloje (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3, 60p.) kai: – šiluma, patenkanti į kūryklą su pašildytu oru. Ji skaičiuojama atskirai garo katilams ir vandens šildymo katilams: ◦ garo katilams skaičiuojama pagal formulę: , (L.3, 60p.) kai: – teoriškai būtino karšto oro entalpija (žr. 4 lentelę), nustatoma pasirinkus karšto oro temperatūrą po oro šildytuvo: . – šalto oro entalpija (žr. 4.2.4. skyrių). ◦ vandens šildymo katilams: , (L.3, 61p.) Šiluma, patekusi į katilą su oru,, pašildytu kaloriferyje prieš tiekiant į oro šildytuvą (žr. 4.2.4. skyrių), nustatoma skaičiuojant pagal formulę: kai: – specifinė oro šiluma (1,33 kJ/kg K). – temperatūrų skirtumas tarp karšto oro po šildymo kaloriferyje ir prieš jį: atitinkamai (60....90°C) ir 30°C. – oro pertekliaus koeficientas kūrykloje (žr. 3 lentelę). 4. Nustatomas ekraninių vamzdžių šiluminio efektyvumo koeficientas: , (L.3,61p.) kai: – kampinis koeficientas – energijos, nukreiptos į spinduliuojamą paviršių, kiekio santykis su viso išspinduliuojamo pusiausferinio paviršiaus spinduliavimo energija (žr. L.3, 57 p., 5.3. pav.). – koeficientas, įvertinantis spinduliuojamos šilumos sunaudojimą ekraniniuose vamzdžiuose, priklausomai nuo jų užterštumo: ◦ deginant dujas – ξ = 0,65, ◦ deginant mazutą – ξ = 0,55. 5. Spinduliuojamo sluoksnio storis (m): , (L.3,61p.) kai: – katilo kūryklos kameros tūris (m3); pagal katilo tipą, žr. L.8); – kūryklos kameros sienų paviršiaus plotas (m2); žr. L.8). 6. Degimo produktų spinduliavimo intensyvumo mažėjimas: 6.1. deginant skystą ir dujinį kurą, spinduliavimo intensyvumo mažėjimo koeficientas k (m MPa)-1 priklauso nuo triatomių dujų ir pelenų dalelių spinduliavimo mažėjimo. Jis nustatomas pagal šią formulę: , (L.3, 61p.) kai: – suminis triatomių dalelių tūris (žr. 3 lentelę). , (L.3, 62p.) – parcialinis triatomių dujų slėgis (MPa). – slėgis katilo kūryklos kameroje (p= 0,1 MPa). – vandens garų tūrinė dalis dūmuose (žr. 3 lentelę). – absoliutinė dūmų dujų temperatūra kūryklos viršuje (K); (). , (L.3, 62p.) kai: – anglies ir vandenilio kiekis skysto kuro naudojamojoje masėje (žr. 1 lentelę). 6.2. deginant dujas: , (L.3, 62p.) kai: – procentinis angliavandenilių kiekis gamtinių dujų sudėtyje (žr. 2 lentelę). 7. Fakelo juodumo laipsnis: , (L.3 65p.) kai: m – koeficientas, charakterizuojantis kūryklos kameros tūrio dalį, užpildytą dalimi švytinčio fakelo (žr. L.3, 65 p., 5.2. lentelę). – kūryklos šiluminis įtempimas, kW/m3) 9. arba: , (L.4, 172p.) – švytinčios fakelo dalies ir nešvytinčių triatomių dujų dalelių juodumo laipsnis (L.3, 65p.): kai: – natūrinio logaritmo pagrindas. 8. Kamerinės kūryklos juodumo laipsnis: , (L.3, 66p.) 9. Nustatomas parametras M10, priklausantis nuo maksimalios liepsnos temperatūros santykinės padėties kūryklos aukščio () atžvilgiu: • deginant dujas ir mazutą: , (L.3, 66p.) kai: – santykinė maksimalios temperatūros padėtis, priklausanti nuo degiklių įrengimo vietos. , (L.3, 67p.) kai: – atstumas tarp kūryklos apačios (dugno) ir degiklių įrengimo ašies11 (m). Hk – atstumas nuo kūryklos apačios iki kūryklos lango (m); žr. L.8, pagal katilo tipą). 10. Degimo produktų vidutinė suminė specifinė šiluma vienam kilogramui (1 kg) deginamo kuro (kJ/kg K, kJ/m3K) nustatoma taip: , (L.3, 67p.) kai: – naudingas šilumos išsiskyrimas kūrykloje (žr. šio skyriaus 3 punktą). Ta – adiabatinė (degimo) temperatūra (K); žr. 1 pav.). – absoliutinė dūmų temperatūra kūryklos viršuje, K (pasirinktoji – žr. šio skyriaus 6.1. punktą). – degimo produktų entalpija (žr. 4 lentelę pagal ). 11. Nustatoma tikroji iš kūryklos išeinančių dūmų temperatūra (°C): , (L.3, 67p.) kai: Fs – kūryklos kamerų sienų paviršiaus plotas (m2); žr. L.8, 240–269 p., pagal katilo tipą). Iš kūryklos išeinančių dūmų temperatūra gali būti nustatoma ir kitu būdu, t.y. nomograma (žr. L.3, 68 p., 5.7. pav.). Atlikus skaičiavimus, daroma išvada ir įrodoma, kad teisingai pasirinkta iš kūryklos išeinančių degimo produktų temperatūra. 4.2.7. GARO PERKAITINTUVO SKAIČIAVIMAS Projektuojant ir eksploatuojant katilinę, dažniausiai atliekamas patikrinamasis garo perkaitintuvo skaičiavimas. Skaičiavimo tikslas – nustatyti degimo produktų temperatūrą už perkaitintuvo ir prie esamo perkaitintuvo šildymo paviršiaus gauti būtiną perkaitintuvo šildymo temperatūrą. Jeigu atlikus skaičiavimus paaiškėja, kad esamas garo perkaitintuvo šildymo paviršius neužtikrina būtinos garų perkaitinimo temperatūros, tada reikia keisti garo perkaitintuvo šildymo paviršių. 3 pav. Konvekcinio garo perkaitintuvo schema 1. Pagal turimus brėžinius nustatomas perkaitintuvo paviršiaus plotas (žr. L.8, pagal katilo tipą), skersinis ir išilginis vamzdžių žingsniai (ir ), kai d – perkaitintuvo vamzdžių skersmuo (mm). Perkaitintuvo vamzdžių išdėstymas dūmtakyje – koridorinis ar šachmatinis. Dūmų praėjimo gyvojo skerspjūvio plotas F ~1,85-2,0 m²; garų praėjimo gyvojo skerspjūvio plotas priklauso nuo gyvatukų (vamzdžių) skersmens ir perkaitintuvo ilgio. 2. Parenkami pagrindiniai parametrai: ◦ Degimo produktų (dūmų dujų) temperatūra prieš garo perkaitintuvą ; ji atitinka dūmų temperatūrą už kūryklos kameros . ◦ Garų slėgis p (MPa); žr. individualią darbo užduotį). ◦ Garų temperatūra tp, (°C); žr. individualią darbo užduotį) ir perkaitinto garo entalpija hp (kJ/kg); žr. L.1, 49 p.). 3. Dūmų dujų šilumos išnaudojimas garo perkaitintuve (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3 83p.) kai: D – garų kiekis (kg/s); žr. individualią darbo užduotį). Bsk – skaičiuotinas kuro kiekis (kg/s). hp – perkaitinto garo entalpija (kJ/kg); žr. L.1, 33 p., III lentelę, priklausomai nuo tp). hs – sočiojo garo entalpija (žr. L.1, 3 p., priklausomai nuo garų slėgio p). 4. Degimo produktų entalpija už garo perkaitintuvo (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3, 83p.) kai: φ – šilumos išnaudojimo koeficientas (žr. 4.2.4. skyriaus 9 p.). – degimo produktų entalpija prieš perkaitintuvą (žr. 4 lentelę pagal). – oro pasiurbimai į perkaitintuvo dūmtakį (žr. 3 lentelę). – teorinio oro tūrio entalpija (žr. 4.2.3. skyrių). 5. Pagal apskaičiuotą degimo produktų entalpiją už perkaitintuvo nustatoma jų temperatūra (°C). Rekomenduojama naudotis 4 lentele. 6. Skaičiuojamas temperatūrų skirtumas (°C): , (L.3, 84p.) kai: – temperatūrų skirtumas, kai dūmų dujų ir garo perkaitintuve judėjimas priešsrovinis. ψ – perskaičiavimo koeficientas (0,96). 4 pav. Degimo produktų ir garo priešsrovinio judėjimo schema kai: ir – degimo produktų temperatūra prieš ir už perkaitintuvo (°C). ir – garų temperatūra už ir prieš perkaitintuvą (°C). – temperatūra, pateikta individualioje darbo užduotyje. – temperatūra, pateikta lentelėse pagal perkaitintų garų slėgį (žr. L.1, 33 p.) 7. Degimo produktų vidutinis greitis garo perkaitintuvo dūmtakyje (m/s): , (L.3, 84p.) kai: F – degimo produktų gyvojo skerspjūvio plotas (m2); žr. šio skyriaus 1. punktą; DKBP – tipo katilams – L.8, 240 p.). Bsk – skaičiuotinas kuro kiekis (kg/s); žr. 4.2.4. skyriaus 7 p.). – vidutinė degimo produktų temperatūra perkaitintuvo dūmtakyje (°C): 8. Nustatomas šilumos atidavimo koeficientas konvekcija αk. Jeigu perkaitintuvo vamzdelių išdėstymas yra koridorinis ar šachmatinis ir degimo produktai juos apteka skersai, tai αk apskaičiuojamas (W/mK) pagal tokią formulę: , (L.3, 73p.) kai: αn – šilumos atidavimo koeficientas, nustatomas pagal nomogramą12 (žr. L.3, 71 p., 6.1. pav.). cz – perkaitintuvo vamzdžių eilių skaičiaus pataisos koeficientas (žr. L.3, 74 p., 6.2. pav.); cs – perkaitintuvo vamzdžių pluošto komponavimo pataisos koeficientas (žr. L.3, 71 p., 6.1. pav.). cf – koeficientas, įvertinantis fizinių srauto parametrų pokytį (žr. L.3, 75 p., 6.2. pav.). Šis dydis nustatomas pagal santykinį skersinį vamzdžių žingsnį σ1= S1/d ir išilginį žingsnį σ2 = S2/d (žr. 5 pav.). 5 pav. Perkaitintuvo vamzdžių koridorinio išdėstymo schema kai: S1 ir S2 – vamzdžių žingsniai (pagal katilo tipą). Naudojantis nomograma, reikia žinoti degimo produktų srauto temperatūrą ir tūrinę vandens garų dalį dūmuose (žr. 3 lentelę). 9. Vandens garų greitis perkaitintuvo gyvatukuose (m/s) apskaičiuojamas pagal šią formulę: , (L.3, 84p.) kai: D – garo kiekis (kg/s); žr. individualią darbo užduotį); – vidutinis lyginamasis garų tūris (m3/kg), nustatomas pagal garų slėgį ir temperatūrą skaičiuojamojoje perkaitintuvo dalyje, t.y. pagal ir (°C); žr. L.1, 33 p.). Garų praėjimo gyvojo skerspjūvio plotas matuojamas m2 ir apskaičiuojamas taip: , (L.3, 85p.) kai: dv – vidinis garo perkaitintuvo vamzdžių skersmuo (m). z – perkaitintuvo vamzdžių skaičius. 10. Perkaitintuvo vamzdžio sienelės šilumos atidavimo garams koeficientas (W/m2K) skaičiuojamas pagal tokią formulę: , (L.3, 85p.) kai: αn – šilumos atidavimo koeficientas, nustatomas nomogramoje pagal vidutines garų greičio, slėgio ir temperatūros reikšmes garo perkaitintuvo skaičiuojamojoje dalyje (žr. L.3, 85 p., 6.8. pav.). cd – pataisos koeficientas, nustatomas žinant vidinį perkaitintuvo vamzdžio skersmenį dv (mm). 11. Dūmų dujų srauto juodumo laipsnis apskaičiuojamas pagal šią formulę: , (L.3, 64p.) kai: – triatomių dujų spinduliavimo intensyvumo mažėjimas13. rs – suminė tūrinė tritomių dujų dalis perkaitintuvo dūmtakyje (žr. 3 lentelę). kp = 0 (skystam ir dujiniam kurui). μ – pelenų koncentracija dūmuose14. p – slėgis dūmtakyje (0,1 MPa). s – spinduliuojamo sluoksnio storis lygiavamzdžiams pluoštams (m). , (L.3, 64) d – išorinis perkaitintuvo vamzdžio skersmuo (m). 12. Garo perkaitintuvo vamzdžio sienelės temperatūra, esant suodžiais užterštam paviršiui: • deginant kietą ar skystą kurą (°C): , (L.3, 85p.) kai: t – vidutinė aritmetinė perkaitinto garo temperatūros reikšmė (°C): ε – užterštumo koeficientas (m2 K/W). Deginant skystą kurą ε = 0,00257. • deginant dujinį kurą: (°C), (L.3, 86p.) Bsk – skaičiuotinas kuro kiekis (kg/s). A – garo perkaitintuvo skaičiuotinas šildymo paviršius (m2); L.8, pagal tipą). – žr. 4.2.7. skyriaus 3 p. 13. Šilumos atidavimo spinduliuojant koeficientas (W/m2K): , (L.3, 86p.) kai: αn – šilumos atidavimo koeficientas, nustatomas nomogramoje (žr. L.3, 78 p., 6.4. pav.). Žinant dūmų temperatūrą perkaitintuvo įėjime ir perkaitintuvo vamzdžio sienelės temperatūrą , nustatoma . cpel. – pataisos koeficientas, įvertinantis pelenų dalelių nebuvimą degimo produktuose (žr. L.3, 78 p., 6.4. pav.). Šis pataisos koeficientas nustatomas žinant dūmų temperatūrą prieš perkaitintuvą ir perkaitintuvo sienelės temperatūrą. a – degimo produktų juodumo laipsnis (žr. L.3, 64 p., 5.6. pav.). 14. Degimo produktų šilumos atidavimo koeficientas perkaitintuvo vamzdžio sienelei (W/m2K): , (L.3, 86p.) kai: ξ – išnaudojimo koeficientas (ξ = 1). αk – degimo produktų šilumos atidavimas konvekcija perkaitintuvo šildymo paviršiui (W/m2K). , (L.3, 86p.) αk – šilumos atidavimo koeficientas (žr. šio skyriaus 8 p.). 15. Nustatomas šilumos perdavimo koeficientas (W/m2K): , (L.3, 86p.) kai: ψ – šiluminio efektyvumo koeficientas. Deginant dujas ψ = 0,85; deginant mazutą, kai >1,03, ψ nustatomas pagal L.3, 80 p., 6.2. lentelę. 16. Šilumos kiekis, suteiktas garo perkaitintuvui (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3, 87p.) 17. Atliekamas garo perkaitintuvo šilumos panaudojimo procentinis palyginimas tarp ir (%): Jeigu skirtumas sudarys ne daugiau 3 %, garo perkaitintuvo skaičiavimas baigtas, kadangi esamas šildymo paviršius pakankamas gauti reikalingą perkaitinto garo temperatūrą. Priešingu atveju, reikia perskaičiuoti perkaitintuvo šildymo paviršių A (m2): , (L.3, 89p.) Atlikus skaičiavimus, duomenys apibendrinami ir daroma išvada: tikslas pasiektas, jeigu degimo produktų temperatūra pakankamai panaudota garams perkaitinti. Tai rodo, kad perkaitintuvo šildymo paviršiaus plotas užtikrina dūmų šilumos panaudojimą. 4.2.8. KONVEKCINIŲ ŠILDYMO PAVIRŠIŲ SKAIČIAVIMAS 4.2.8.1. EKONOMAIZERIS Pramoniniuose katiluose, kurie dirba iki 2,5 MPa slėgiu, naudojami ketiniai ekonomaizeriai, o esant didesniam slėgiui – plieniniai. Ekonomaizerių paskirtis – pašildyti suminkštintą ir deaeruotą vandenį katilui maitinti. Vanduo ekonomaizeryje šildomas degimo produktų šiluma, todėl šioje kursinio darbo dalyje studentams rekomenduojama apskaičiuoti į garo katilo būgną tiekiamo maitinamojo vandens temperatūrą, kuri leis spręsti, ar pakankamai panaudojama degimo produktų šiluma. Skaičiavimai atliekami tokia tvarka: 1. Pagal šiluminio balanso lygybę apskaičiuoti šilumos kiekį (kJ/kg, kJ/m³), kurį turi atiduoti degimo produktai pagal pasirinktą išeinančių dūmų temperatūrą: , (L.3, 89p.) kai: φ – šilumos panaudojimo koeficientas. – degimo produktų entalpija įeinant į ekonomaizerį, nustatoma pagal išeinančių dūmų temperatūrą po perkaitintuvo į ekonomaizerį, ne > 800°C (žr. 4 lentelę). – išeinančių dūmų entalpija nustatoma pagal išeinančių dūmų temperatūrą po ekonomaizerio ne > 400°C. – oro pasiurbimai ekonomaizeryje (žr. 3 lentelę). – teorinio oro kiekio entalpija (žr. 4.2.4. skyrių). 2. Skaičiuojama vandens entalpija po ekonomaizerio: , (L.3, 90p.) kai: – vandens entalpija įeinant į ekonomaizerį (= hm.v), nustatoma pagal tmv (žr. L.1, 15 p.) D – garo katilo našumas (kg/s). Dp – vandens kiekis, skirtas prapūtimui. Pagal vandens entalpiją po ekonomaizerio ir jo slėgį iš vandens garo lentelių nustatoma vandens temperatūra po ekonomaizerio . Jeigu gauta vandens temperatūra, bus 20°C mažesnė už temperatūrą, esančią prie duoto slėgio katilo būgne, tai katiluose, kuriuose slėgis yra iki 2,4 MPa, įrengiamas ketinis ekonomaizeris. Kitu atveju įrengiamas plieninis gyvatukinis ekonomaizeris. 3. Priklausomai nuo vandens ir dūmų dujų judėjimo krypties ekonomaizeryje, skaičiuojamas temperatūrų skirtumas: 6 pav. Maitinamojo vandens ir degimo produktų judėjimo schema ekonomaizeryje 7 pav. Šilumnešių judėjimo ekonomaizeryje schema kai: – didesnis ir mažesnis temperatūrų skirtumas. 4. Degimo produktų greitis ekonomaizeryje (m/s): , (L.3, 91p.) kai: Bsk. – skaičiuotinas kuro kiekis (kg/s; m³/s). Vd – degimo produktų tūris esant vidutiniam oro pertekliaus koeficientui αvid (žr. 3 lentelę). – vidutinis aritmetinis degimo produktų temperatūrų skirtumas ekonomaizeryje (°C). Fek – degimo produktų praėjimo gyvojo skerspjūvio plotas (m²); žr. L.8, 321 p.). arba skaičiuojamas (ketiniams ekonomaizeriams): kai: - vamzdelių skaičius eilėje (35,0 (m/s); vandens tekėjimo greitis ekonomaizerio vamzdeliuose = 0,6-0,8 (m/s). 5. Plieninių vandens ekonomaizerių šilumos perdavimo koeficientas deginant dujas ir mazutą (šachmatinis vamzdelių išdėstymas): , (L.3, 91p.) kai: ψ – šiluminio efektyvumo koeficientas dujoms ir mazutui (žr. L.3, 80 p., 6.2. lentelę). α1 – degimo produktų šilumos atidavimo koeficientas vamzdelių sienelėms (W/m2K): kai: ζ – netolygaus degimo produktų panaudojimo koeficientas (ζ = 1). kai: αn – šilumos atidavimo koeficientas, nustatomas pagal nomogramą (žr. L.3, 71 p., 6.1. pav.). Pagalbiniai koeficientai cz, cs, cf randami analogiškai, kaip ir skaičiuojant garo perkaitintuvą. cf – koeficientas, priklausantis nuo degimo produktų temperatūros ir (žr. L.3, 77 p., 6.1. nomogramą). αsp. – šilumos atidavimas spinduliiuojant. kai: αN – šilumos atidavimo koeficientas (žr. L.3, 78 p., 6.4. pav.). α – juodumo laipsnis. cd – pataisos koeficientas (žr. L.3, 78 p., 6.4. pav.). 6. Degimo produktais užterštos vandens ekonomaizerio sienelės temperatūra (°C): kai: t – maitinamojo vandens temperatūra (°C); žr. individualią darbo užduotį). 7. Vandens ekonomaizerio šildymo paviršiaus plotas (m2): , (L.3, 92p.) 8. Pagal gautą ekonomaizerio šildymo paviršiaus plotą ketiniam ekonomaizeriui bendras vamzdelių skaičius n ir eilių skaičius m apskaičiuojamas: , (L.3, 93p.) kai: Av – vieno vamzdelio šildymo paviršiaus plotas (m2). Av = π d l (m2) kai: l – vieno vamzdelio ilgis ekonomaizeryje (m). d – vamzdelio skersmuo (m). kai: z1 – vamzdelių skaičius eilėje (žr. L.3, 90 p., 6.3. lentelę). Skaičiuojamas plieninio ekonomaizerio kiekvieno gyvatuko ilgis lgyv. (m), kilpų skaičius zk ir pilnas ekonomaizerio paketų aukštis hek. (m). Gyvatuko ilgis (m) apskaičiuojamas pagal šią formulę: , (L.3, 93p.) kai: d – išorinis ekonomaizerio vamzdelių skersmuo (m); žr. L.8, 321 p., 9.7. lentelę). Visas ekonomaizerio vamzdelių eilių skaičius zk nustatomas pagal šią formulę: , (L.3, 93p.) kai: – ekonomaizerio paketų ilgis (m); žr. L.8, 321 p., 9.7. lentelę). Visas ekonomaizerio paketų aukštis (m): , (L.3, 93p.) kai: Sk = 2 S2 – ekonomaizerio kilpų žingsnis. S2 – atstumas tarp dviejų gretimų eilių vamzdelių ašių iš degimo produktų pusės (m); žr. L.8, 321 p., 9.7. lentelę). 9. Apskaičiuojama šiluminio balanso paklaida (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3, 93p.) žr. 4.2.6. skyriaus 3 p. žr. 4.2.7. skyriaus 3 p. Jeigu skaičiavimai teisingi, tai paklaida neturi viršyti 0,5 % Qd. Apibendrinant gautus rezultatus, daroma išvada: jeigu skaičiavimai teisingi, tai ekonomaizerio šildymo paviršiaus plotas parinktas teisingai ir dūmų dujų šiluma panaudojama pakankamai. 4.2.8.2. Oro šildytuvas Oras, tiekiamas į katilo degiklius (ar purkštuvus), turi būti pašildomas oro šildytuvuose, įrengtuose katilo dūmtakyje. Karštas oras pagreitina kuro užsiliepsnojimą ir intensyvina jo degimą. Pašildyto oro temperatūra priklauso nuo kuro rūšies ir jo deginimo būdo, todėl šioje kursinio darbo dalyje turi būti atliekamas šiluminis patikrinamasis oro šildytuvo paviršiaus skaičiavimas, veikiantis išeinančių dūmų temperatūrą. Oro šildytuvo skaičiavimas atliekamas tokia tvarka: 1. Minimalus temperatūrų skirtumas karštajame oro šildytuvo gale (°C) skaičiuotinas pagal šią formulę: , (L.3, 94p.) kai: – degimo produktų temperatūra prieš oro šildytuvą15. – karšto oro temperatūra už oro šildytuvo ()16. Vandens šildymo katilams . – katilo vandens temperatūra (°C); žr. individualią darbo užduotį). 2. Šilumos kiekis, suteiktas orui pašildyti oro šildytuve (kJ/kg, kJ/m³): , (L.3, 95p.) kai: βk.o – karšto oro kiekio santykis su teoriškai reikalingu oro kiekiu. , (l.3, 95p.) – teorinio oro kiekio entalpija oro šildytuvo įėjime ir išeinant iš jo (žr. 3 lentelę prie pasirinktų temperatūrų). – oro pasiurbimai į kūryklą, oro šildytuvą (žr. 3 lentelę). 3. Iš šiluminio balanso lygybės galima apskaičiuoti degimo produktų entalpiją po šildytuvo (kJ/kg, kJ/m3): , (L.3, 95p.) kai: – dūmų dujų entalpija prieš oro šildytuvą (už ekonomaizerio). Pagal randama tikroji išeinančių dūmų temperatūra už oro šildytuvo (žr. 4 lentelę). reikšmė palyginama su aukščiau pasirinkta išeinančių dūmų entalpija. Jeigu skirtumas neviršija 0,5 % disponuojamos šilumos, tai skaičiavimas atliktas teisingai. 4. Priklausomai nuo oro ir degimo produktų tarpusavio judėjimo oro šildytuve, nustatomas temperatūrų skirtumas Δt: Δtm ir Δtd – mažesnis ir didesnis temperatūrų skirtumas tarp oro ir degimo produktų (žr. 8 pav.). 8 pav. Degimo produktų ir oro priešsrovinio judėjimo schema oro šildytuve Degimo produktų (dūmų) greitį oro šildytuve (m/s) rekomenduojama skaičiuoti pagal tokią formulę: kai: Bsk – skaičiuotinas kuro kiekis (kg/s ar m³/s). Vd – degimo produktų tūris (žr. 3 lentelę). – vidutinė aritmetinė degimo produktų temperatūra (prieš oro šildytuvą ir už jo). Fd – oro šildytuvo dūmų praėjimo skerspjūvio plotas (žr. L.8, 323 p.). Dūmų greitis rekuperaciniuose oro šildytuvuose vd =11±2 (m/s), regeneraciniuose oro šildytuvuose vd = 9–11 (m/s). 5. Atliekant patikrinamąjį oro šildytuvo skaičiavimą, šildytuvo šildymo paviršius Aoš yra žinomas – parenkamas pagal L.8, 323 p. 9.10. lentelėje pateiktus duomenis. Šilumos kiekis, suteiktas orui oro šildytuve (kJ/kg), apskaičiuojamas taip: , (L.3 98p.) kai: k – šilumos perdavimo koeficientas (W/(m² K). , (L.3, 98p.) α1 – degimo produktų šilumos atidavimo koeficientas oro šildytuvo šildymo paviršiui (W/(m2K): kai: αsp. – šilumos atidavimas spinduliavimu: αsp. = 0 ζ – panaudojimo koeficientas: deginant mazutą – 0,8; degant dujoms – 0,85. αk – degimo produktų šilumos atidavimo koeficientas konvekcija šildymo paviršiui (žr. L.3, 71 p. 6.1. pav.); Žinant dūmų greitį vd ir oro šildytuvo vamzdelių skersmenį (žr. L.6, 323 p.), iš nomogramos nustatomas αk. α2 – vamzdelių sienelės paviršiaus šilumos atidavimo orui koeficientas: α2 = αn cz cs cF αn – šilumos atidavimo koeficientas (žr. L.3, 71 p. 6.1. pav.) priklausomai nuo oro greičio vo oro šildytuve (m/s): , (L.3, 97p.) kai: – teorinis oro tūris, reikalingas degimui (žr. 3 lentelę). – vidutinis aritmetinis oro temperatūrų skirtumas prieš oro šildytuvą ir už jo (°C). Fo – oro praėjimo skerspjūvio plotas oro šildytuve (m²); žr. L.8, 323 p.). cz, cs, cF - randami nomogramose analogiškai, kaip ir skaičiuojant garo perkaitintuvo paviršių. Oro greitis rekuperaciniuose oro šildytuvuose vo = 4,5-6 (m/s), regeneraciniuose – vo= 6-8 (m/s). 6. Šilumos kiekis, gautas oro šildytuve (kJ/kg, kJ/m3), apskaičiuojamas taip: , (L.3, 98p.) kai: Aoš – oro šildytuvo šildymo paviršiaus plotas (m²); žr. L.6, 323 p., 9.10. lentelę). 7. Pagal Qoš reikšmę nustatoma karšto oro entalpija už oro šildytuvo: , (L.3, 98p.) – žr. 4.2.4. skyrių. 8. Pagal (žr. 4 lentelę) nustatoma karšto oro temperatūra už oro šildytuvo. Jeigu ši temperatūra skiriasi nuo pasirinktos tk.o, sudarant šiluminio balanso lygtį ne daugiau kaip ±40°C, tai skaičiavimai baigti. Priešingu atveju katilo skaičiavimą reikia kartoti iš naujo, pasirinkus naują karšto oro temperatūrą, artimą gautai. Atlikus skaičiavimus, daroma išvada: jeigu atlikus skaičiavimus pašildyto oro, tiekiamo į degiklius (purkštuvus), temperatūra atitinka reikalaujamą temperatūrą, tai oro šildymo paviršiaus plotas yra pakankamas; išeinančių dūmų šiluma panaudojama pakankamai. 4.3. GRAFINĖ DALIS Šioje kursinio darbo dalyje pateikiami 3 brėžiniai: brėžinys pirmame lape – garo ar vandens šildymo katilo išilginis pjūvis su šildymo paviršiais (jį pateikia dėstytojas kartu su individualiąja užduotimi; A3 formatu); antrame lape – šildymo paviršių (ekonomaizerio ar oro šildytuvo) paketų bendras vaizdas (A3 formatu); trečiame lape – dujinio degiklio ar mazuto purkštuvo bendrasis vaizdas (A4 formatu). 5. IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS Šiame kursinio darbo skyriuje turi būti padarytos bendros viso kursinio darbo išvados ir patiktos galimos rekomendacijos, todėl rašant šią dalį rekomenduojama atsakyti į tokius klausimus: 1. Ar pasiekti numatyti darbo tikslai? 2. Kas sužinota, pasiekta, padaryta rengiant kursinį darbą? 3. Kokių sričių žinias reikia pagilinti ir patobulinti gebėjimus? 4. Kokie parengto darbo privalumai ir trūkumai? 5. Kur galima pritaikyti darbo rezultatus? 6. Kokias rekomendacijas galima pateikti, atsižvelgiant į darbo rezultatų pritaikomumą? Išvados turi būti glaustos, aiškios ir konkrečios, jos turi atitikti parengto kursinio darbo tikslus. Išvadose nedetalizuojami gauti rezultatai, neaptariama darbo metodika. Apibendrinant parengtą kursinį darbą, rekomenduojama apibūdinti atlikto darbo reikšmę ir akcentuoti jo svarbą, nusakyti jo išskirtinumą bei unikalumą. Taip pat rekomenduojama apibūdinti sunkumus, su kuriais susidurta rengiant kursinį darbą, ir darbo trūkumus, atsiradusius dėl iškilusių sunkumų. Rekomendacijos turi atitikti parengto kursinio darbo tematiką, individualią darbo užduotį, spręstus uždavinius, numatytus tikslus – teikdamas rekomendacijas studentas turėtų atsižvelgti į parengto darbo rezultatų pritaikomumo galimybę. 6. LITERATŪROS SĄRAŠAS 1. Aleksandrov A. A., Grigorjev B. A. Tablycy teplofizičeskich svoistv vody i vodenovo para. – Moskva, 2003. 2. Energetikos priežiūra. Valstybinė energetikos inspekcija. – Vilnius, 2006. 3. Esterkin R. I. Kotelnyje ustanovki. Kursovoje i diplomnoje projektyrovanije. –Leningrad, 1989. 4. G.Gimbutis, K.Kajutis ir kt. Šiluminė technika. - Vilnius, 1993. 5. Katilinių įrengimo taisyklės. LR Ūkio ministerija. – Vilnius, 2006. 6. Lipov J. M., Samoilov J. F. ir kt. Ispytanija oborudovanija kotelnovo otdelenija. – TEC MEI. – Moskva, 2000. 7. Pankratov G.P. Sbornik zadač po teplotechnike. – Moskva, 1996. 8. Roddatis K. F., Poltareckij A. N. Spravočnik po kotelnym ustanovkam maloj proizvoditelnosti. – Moskva, 1989. 7. PRIEDAI 1 priedas 2 priedas 1.1. Darbo tikslai Kursinio darbo tikslai: • atlikti garo katilo šiluminį patikrinamąjį skaičiavimą ; • atlikti vandens šildymo katilo šiluminį patikrinamąjį skaičiavimą . 1.2. Darbo objektas Darbo objektas – garo katilas, kurio tipas………; našumas, …..t/h; pagamintų garų slėgis p……MPa. Garo (ar vandens šildymo) katilas naudoja kietą, skystą ar dujinį kurą; tam įrengiami degiklis(degikliai) ar purkštuvas (purkštuvai). Ekonomiškam kuro degimui palaikyti oras pašildomas oro šildytuvuose panaudojant kuro degimo produktų šilumą. Garo katilas gamina sotųjį ar perkaitintą garą, tiekiamą į turbinas; termofikaciniam vandeniui pašildyti žemo slėgio garais tinklo pašildytuvuose; technologijai. Į garo katilus tiekiamas suminkštintas ir deaeruotas vanduo. Katilo vertikaliame dūmtakyje įrengti šildymo paviršiai (ekonomaizeris ir oro šildytuvas), kuriuose degimo produktai atiduoda savo šilumą ir ataušta iki reikiamos temperatūros. Išeinančių dūmų temperatūra rodo, ar teisingai parinkti šildymo paviršiai, panaudojantys degimo produktų šilumą. Katilo kūryklos sienos ekranuotos vamzdžiais, kurių skersmuo…….mm; kūryklos kameros tūris……m3, šiluminis įtempimas …..kW/m3 . Vandens šildymo katilo nominali galia…….MW; darbinis slėgis p…..MPa; vandens kiekis, pratekantis per katilą …..t/h; pagrindinis kuras….; kuro žemutinė degimo šiluma Qnž, kJ/kg (kJ/m3), kūryklos kameros tūris Vk (m3); degiklių tipas ir skaičius; dujų (mazuto) slėgis prieš degiklius; šildymo paviršiaus plotas,m2; Vandens šildymo katiluose pašildomas grįžtantis iš šilumos tiekimo tinklų termofikacinis vanduo, kuris, įšilęs iki reikiamų parametrų, grąžinamas į tiekimo tinklus atitinkamai: 70°C ir 150°C. Katilo gabaritiniai matmenys, mm: ilgis…., plotis…., aukštis…. . 1.3. Informacijos šaltinių apžvalga IŠ-1. Rodatis K. F., Poltareckij A. N. Spravočnik po kotelnym ustanovkam maloj proizvoditelnosti. – Energoatomizdat, 1989. Skysto kuro (mazuto) elementinė sudėtis (35 p.), dujinio kuro elementinė sudėtis (36-37 p.); ДКВР-tipo garo katilų pagrindiniai parametrai (240-245 p.), energetinių E-tipo garo katilų pagrindiniai parametrai (248-251, 257-258 p.), vandens šildymo katilų КВ-ГМ-tipo (267-269 p.), ПТВМ-tipo (273-274 p.). Katilo šildymo paviršių – vandens ekonomaizerių (316-323 p.) ir oro šildytuvų (323 p.) konstrukciniai duomenys. Nedidelės galios katilų išeinančių dūmų ir karšto oro temperatūros (324 p.). IŠ-2. Esterkin R. I. Kotelnyje ustanovki. Kursovoje i diplomnoje projektirovanije. – Energoatomizdat, 1989. Oro pasiurbimai į kūryklos kamerą ir dūmtakius (35 p.); oro ir degimo produktų entalpijos (41 p.); šilumos nuostoliai dėl nevisiško cheminio sudegimo (49 p.), šilumos nuostoliai į aplinką (50 p.); nomogramos katilo kūryklai skaičiuoti (57, 63, 64, 68 p.); nomogramos garo perkaitintuvui skaičiuoti (83, 85 p.); nomogramos šildymo paviršiams skaičiuoti (71, 74-78 p.). IŠ-3. Aleksandrov A. A., Grigorjev B. A. Tablycy teplofizičeskich svoistv vody i vodenovo para. – MEI, 2003. Vandens ir vandens garų termodinaminės savybės: entalpijos, lyginamieji tūriai priklausomai nuo slėgio ar temperatūros. IŠ-4. Gimbutis G., Kajutis K. ir kt. Šiluminė technika. – Vilnius: Mokslas, 1993. Skysto (mazuto) ir dujinio kuro degimo šiluma (155 p.); kuro degimo produktų kiekis (161 p.); katilo šilumos balanso lygtis (165 p.); katilo naudingumo koeficientas (168 p.); katilo kūryklos šiluminis įtempimas (172 p.). IŠ-5.- ir kiti šaltiniai. 1.4. Darbo atlikimo metodika Kursiniam darbui atlikti skirtas laikas suskirstytas pagal grafiką, kuriame numatyta atskirų užduoties skyrių atlikimo eiga. 1 lentelė Kursinio darbo skyrius Apimtis, % Įvadinės dalies parengimas 7 Katilo charakteristikų nustatymas 5 Kuro charakteristika (elementinė sudėtis ir kuro degimo šiluma) 3 Oro ir degimo produktų tūrių bei entalpijų skaičiavimas (2,3 lent.), grafikas 15 Katilo šiluminio balanso sudarymas, NK ir kuro kiekio skaičiavimas 10 Katilo kūryklos skaičiavimas 15 Garo perkaitintuvo skaičiavimas 15 Konvekcinių šildymo paviršių (ekonomaizerio ir oro šildytuvo) skaičiavimas 15 Analitinės dalies įforminimas 10 Grafinės dalies įforminimas 5 3 priedas SUTRUMPINIMAI, ŽYMENYS IR VIENETAI Graikiškoji abėcėlė 1 lentelė Žymėjimas Pavadinimas Žymėjimas Pavadinimas A α alfa Ξξ ksi Bβ beta Oο omikron Гγ gama Ππ pi ∆δ delta Ρρ ro Eε epsilon Σσ,ς sigma Zζ dzeta Ττ tau Hη eta Υυ ipsilon Θθ teta Φφ fi Kκ kapa Χχ chi Λλ lamda Ψψ psi Mμ mi Ωω omega Nν ni Ιι jota Kartotinių matavimo vienetų priešdėliai 2 lentelė Priesagos pavadinimas Žymėjimas Vienetų atitikmuo Priesagos pavadinimas Žymėjimas Vienetų atitikmuo Deka da 101 Deci d 10-1 Hekto h 102 Centi c 10-2 Kilo k 103 Mili m 10-3 Mega M 106 Mikro μm 10-6 Giga G 109 Nano n 10-9 Tera T 1012 Piko p 10-12 Peta P 1015 Femto f 10-15 Eksta E 1018 Ato a 10-18 Matavimo vienetų santykis su energijos vienetais 3 lentelė Matavimo vienetas Kilodžaulis (kJ) Kilokalorija (kkal) Kilovatvalandė (kWh) 1 kJ 1 0,239 0,278 * 10-3 1 kkal 4,1868 1 1,163 * 10-3 1 kWh 3,6 * 103 859,8 1

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!