Đồ án môn học Lò Hơi MỤC LỤC Lời nói đầu Nhiệm vụ thiết kế PHẦN I : TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHIÊN LIỆU 1.1_ Tính thể tích không khí lý thuyết 4 1.2_Thể tích thực sản phẩm cháy hệ số không khí thừa khác Bảng Entanpi khói không khí PHẦN II : CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI PHẦN III : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA III.1_ Chọn vòi phun III.2_ Xác định kích thước buồng lửa PHẦN IV : THIẾT KẾ DÃY FESTON PHẦN V: PHÂN PHỐI NHIỆT V.1_Bộ nhiệt V.2_Bộ hâm nước V.3_Bộ sấy không khí PHẦN VI : THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT VI.1_ Bộ nhiệt cấp II V.2_ Bộ nhiệt cấp I: PHẦN VII : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC VII.1_ Thiết kế hâm nước câp II VII.2_ Thiết kế hâm nước câp I PHẦN VIII : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ VIII.1_ Thiết kế sấy không khí cấp II VIII.2_Thiết kế sấy không khí cấp I Tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 7 11 14 14 15 16 18 18 21 24 24 26 29 29 31 34 Đồ án môn học Lò Hơi LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng động lực trình phát triển nhân loại quốc gia Ngày quốc gia nhận rhức để phát triẻn kinh tế bền vững buộc phải biết kết hợp hài hòa ba trình phát triển : Kinh tế - Năng lượng – Môi trường Trong trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện (kể nhà máy điện nguyên tử) Lò Hơi khâu quan trọng có nhiệm vụ biến đổi lượng tàng trữ nhiên liệu thành nhiệt Lò Hơi Lò Hơi ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp khác ngành luyện kim, hóa chất, công nghiệp nhẹ dân dụng khác… Vì việc nghiên cứu thiết kế Lò Hơi vô quan trọng có ý nghĩa to lớn, đặc biệt với sinh viên ngành Năng lượng Qua việc tính toán thiết kế em hiểu nắm rõ trình nhiệt Lò Hơi đốt nhiên liệu nói chung ( Than nói riêng ), hiểu phương pháp tính nhiệt Lò Hơi, cách bố trí dàn ống, cách bố trí bề mặt đốt cho trình Nhiệt đạt hiệu cao Qua em hiểu hoàn thiện phần kiến thức môn học Lò Hơi trang bị Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Xuân Quang, thầy Mai Thanh Hà Huế thầy cô Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh tận tình bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Dù cố gắng trình tính toán em không tránh khỏi sai xót Em mong động viên giúp đỡ thầy cô để em hiểu nắm rõ phần kiến thức trang bị Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực NGUYỄN VĂN KIÊN Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi Nhiệm vụ thiết kế : - Sản lượng định mức : D = 310 [tấn/h] - Thông sồ : + Áp suất nhiệt : p = [MPa] + Nhiệt độ nhiệt : t = 450 [0C] + Áp suất bao : pbh = 6,6 [MPa] - Nhiệt độ nước cấp : t = 110 [0C] - Đặc tính nhiên liệu : TP % C Clv 54.5 t1 1030 Hlv 2.8 Olv 9.9 t2 1270 Slv 0.6 t3 1380 Nlv 0.2 Alv 24 Wlv c V 22 tA W 32 Fix C 46 Qtlv (kcal/kg) 4999 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi PHẦN I : TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHIÊN LIỆU 1.1_ Tính thể tích không khí lý thuyết : 1.1.1_ Lượng không khí lý thuyết : Vo = 0,0889.(Clv +0,3755.Slv)+ 0,265.Hlv- 0,033.Olv = 0,0889.(54,5+0,3755.0,6)+ 0,265.2,8- 0,033.9,9 = 5,277 [m3tc/kg] 1.1.2_ Thể tích sản phẩm cháy : lv VRO2 =1,866 C + 0,375.S lv = 57,5 + 0,375.0,6 = 1,021 [m3tc/kg] 100 100 V N2 =0,79.V +0,8.0,01.Nlv =0,79.5,277+0,8.0,01.0,2=4,17 [m3tc/kg] VoH2O =0,111.Hlv +0,0124.Wlv +0,0161.Vo=0,495 [m3tc/kg] o o 1.2_Thể tích thực sản phẩm cháy hệ số không khí thừa khác : Đườmg khói Đại lượng tính toán Đơn vị Buồng QN Hệ số không khí thừa α VH2O=V0H2O+0,0161(α1)V0 - lửa 1.2 m3/kg 0.512 VN2=V0N2+(α-1)V0 m3/kg VK=VRO2+VR2+VH2O m3/kg rRO2 = VRO2/VK - rH2O = VH2O/VK - rn = rRO2+rH2O - 1.3 0.52 SKK C2 SKK C1 HN C2 HN C1 1.35 0.52 6.01 1.4 1.32 0.52 1.37 0.52 0.529 6.28 5.225 5.753 5.859 6.122 7.83 7.40 7.67 6.758 7.295 7.563 0.14 0.13 0.13 0.13 0.13 0.151 0.07 0.06 0.06 0.07 0.06 0.076 9 0.21 0.20 0.19 0.20 0.20 0.227 8 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Khói thải 1.45 0.533 6.545 8.099 0.126 0.066 0.192 Đồ án môn học Lò Hơi Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi Entanpi không khí khói I-θ θ (oC) ioK kCal/kg i0KK kCal/kg 100 200 178.90 359.16 164.05 329.80 300 400 500 542.32 729.16 940.16 498.53 670.61 846.97 600 700 1120.00 1315.51 1049.54 1210.50 800 900 100 110 120 130 140 150 1515.38 1724.62 1376.77 1586.81 1936.48 1778.40 I=I0K+(α-1)I0KK (kcal/kg) α = 1.2 α = 1.3 α = 1.35 α = 1.4 α = 1.32 α = 1.37 I ∆I I ∆I I ∆I I ∆I I ∆I I ∆I 236.3 211.71 244.52 425.12 213.42 474.59 238.28 491.08 246.57 464.70 216.9 716.8 642.03 1 242.21 741.73 250.65 701.85 237.15 863.28 221.25 997.40 255.67 943.76 241.90 977.29 1109.56 246.28 1278.95 281.55 1211.19 267.44 1253.54 276.26 260.8 244.6 1329.91 220.35 1434.86 1539.82 1455.85 1508.33 388.33 1557.61 227.70 1678.66 243.80 1763.40 447.89 233.1 1790.74 1928.41 249.75 2041.98 251.24 2200.66 272.25 269.3 2292.16 250.18 2470.00 2149.69 1972.63 2544.21 252.05 2741.47 271.47 2365.28 2169.07 2799.10 254.88 3016.00 274.53 2583.81 2366.90 3057.19 258.10 2823.39 3025.21 2565.93 2766.64 3336.58 279.38 3578.54 241.9 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi 160 170 180 190 200 3248.81 2968.86 3842.58 264.04 3474.16 3171.58 3700.09 3376.09 4108.47 265.89 266.8 4375.30 3927.15 3580.68 4155.56 3787.32 4643.28 267.98 269.7 4913.02 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi PHẦN II : CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI Đại lượng tính Cân nhiệt hiệu suất lò Ký hiệu Đơn vị Công thức tính Kết Qđv=Qlvt 4999 Chọn Theo bảng I-θ 125 316.22 C Chọn 30 Ilkk kcal/kg Theo bảng I-θ 49.2 q3 q4 % % Theo bảng 16 Theo bảng 16 Khói mang q2 % (It-αIiKK)(100-q4)/Qtlv 4.85 Tỏa nhiệt môi trường Tỷ lệ lượng tro mang theo xỉ q5 ax % - 1-ab (với ab=0.95) 0.2 0.05 Chọn Tra bảng 22 700 158.2 ax(CO)trAlv /Qlvt q2+q3+q4+q5+q6 100-Σq 0.04 6.09 93.91 Nhiệt lượng đưa vào than Qđv Nhiệt độ khói thải Entanpi khói thải θt It Nhiệt độ không khí lạnh tlkk Entanpi không khí lạnh Tổn thất nhiệt Cháy không hết mặt hóa học Cháy không hết khí Nhiệt độ xỉ Entanpi kcal/kg C kcal/kg o o tx C (CO)tr kcal/kg Tổn thất xỉ mang Tổng tổn thẩt nhiệt Hiệu suất nhiệt q6 Σq ηt % % % Nhiệt độ nhiệt Áp suất nhiệt Entanpi nhiệt tqn pqn iqn o Nhiệm vụ thiết kế Nhiệm vụ thiết kế Tra đồ thị 450 60 789.9521531 Nhiệt độ nước cấp Entanpi nước cấp Lượng nhiệt sử dụng hữu hiệu Lượng tiêu hao nhiên liệu Tiêu hao nhiên liệu tính toán Hệ số giữ nhiệt tnc inc Ql B Btt ϕ o Nhiệm vụ thiết kế Tra bảng D(iqn-inc) Ql*100/(Qdv*ηt) B(1-q4/100) 1-q5/(ηt+q5) 110 111.4832536 210325358.9 44800.76 44352.76 0.998 C bar kcal/kg C kcal/kg kcal/h kg/h kg/h - Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi PHẦN III : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA III.1_ Chọn vòi phun - Vòi phun đặt tường trước, với sản lượng 320 t/h ta chọn vòi phun tròn Kích thước lắp vòi phun l/d Trục vòi phun đến mép phễu tro Trục vòi phun đến mép tường Giữa trục vòi phun theo dẫy phương ngang Giữa trục vòi phun theo phương dọc 2.4 III.2_ Xác định kích thước buồng lửa: - Thể tích buồng lửa : Vbl=(Btt*Qtlv)/qv = (44348.25*4999)/(0.15*106) = 1478.1295 [m3] với qv = 0,15.106 [kcal/h] + Nhiệt theo chiều rộng buồng lửa : qr = 27 [t/mh] + Chiều rộng buồng lửa : a = 10 [m] + Chiều sâu buồng lửa : b = [m] + Chiều cao buồng lửa : h = Vbl/(a.b) = 18.476 [m] - Diện tích vách trước - Diện tích vách sau - Diện tích vách 2bên FVT FVS Fb = hBL*b 10*22.1 = = hBL*b 10*20.0 = = = 138.57 m2 = 117.361 m2 chia hình tính = 174.1 m2 = 8*6 = - Diện tích trần Ft = Tổng diện tích bề mặt buồng lửa 48 m2 43.4 = - Diện tích cửa thoất khói Fc = b*hC Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 Đồ án môn học Lò Hơi ΣFi = FVT+FVS+Fb+Fc+Ft 652.1361 m2 = 5,5 3,2 7,3 6,4 1,5 18,5 22,17 1,3 16,2 10 - Chọn tốc độ gió + Gió cấp = 20 [m/s] + Gió cấp = 35 [m/s] - Chọn đường kính ống sinh buồng lửa : d = 0,06 [m], bước ống s = 0,084 [m] , bước ống tương đối σ = 1.4 - Nhiệt độ không khí nóng vào lò : tKK = 300 [0C] - Chọn nhiêt độ khói khỏi buồng lửa : t’’ = 1250 [oC] => i’’ = 2928,19 [kcal/kg] - Tính nhiệt buồng lửa : Nhiệt độ không thứ nguyên khói buồng lửa xác định công thức : ∂ ''bl Tbl'' Bo0,6 = = 0,6 Ta M.a 0,6 bl + Bo Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 10 Đồ án môn học Lò Hơi ⇒k= 0,65.406,476 406,476 1+ 1944,539  k = 218.529 - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống : ∆T = ∆T1 − ∆T2 ∆T ln ∆T2 Với ∆T1 = t’kh - tbh = 984 – 450 = 534 ∆T2 = t’’kh - tbh = 790 – 331 = 459  ∆T = 495,554 K - Diện tích trao đổi nhiệt : H = Q/(k ∆T) Q = ϕ.Blv.(i’qnII – i’’qnII + ∆αqnII.ikkl) = 0,998.44352,76.(10144,48 – 7957,861 + 0,1.53,67) = 97,026.106 [kJ/kg]  H = 97,026.106/(218,529.495,554)  H = 895.96 [m2] - Tổng chiều dài ống chùm ống : L = H/π.d  L = 895,96/(π.0,038)  L = 7505,067 - Chiều dài ống trung bình : l = m - Số ống cần thiết : n = H/π.d.l = 1876 [ống] - Tính lại z2 : z2 = n/2.z1 = - Tính lại số ống thực tế : n = 2.z1.z2 = 1984 [ống] - Chiều dài nhiệt cấp I : c = (z2 – 1).S2 = 1,064 [m] V.2_ Bộ nhiệt cấp I: 1_Chọn thông số - Vị trí đặt nhiệt sau giàn Feston - Chọn đường kính ống : d = 0,038 [m] - Chọn kiểu bố trí chùm ống : bố trí ống song song - Chọn kích thước đường khói + Chiều rộng : a = 10 [m] (bằng chiều rộng lò) Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 22 Đồ án môn học Lò Hơi + Chiều cao : h = [m] - Chọn bước ống S1 = 0,076 [m], S1 = 0,114 [m] chọn sơ số hang ống Z2 = 26 [m] - Chiều dày ống σ = 0,0035 [m], bước ống tương đối σ1 = S2/d = - Nhiệt độ +Trước vào nhiệt cấp II: t’hơiQNI = 282 0C + Nhiệt độ sau qua nhiệt cấp II : t’’hơiQNI = 331 0C 2_ Thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình : ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) =0,5.(957+828)= 892,5 0C - Tính nhiệt độ trung bình : t = 0,5(t’qnI + t’’qnI )=0,5.(282+331)= 306,5 0C - Chọn vận tốc khói qua khe hẹp chùm ống : ωkh = 12 [m/s] - Tính tiết diện khói qua chùm ống : Fkh = B.Vkh Tkh 44352,76.7,295.(719 + 273) = = 27,215[m ] ωkh 273 3600.12.273 - Tính số ống hàng nhiệt :  a.h − Fkh Z1 = round   d.h - Tiết diện ống : f=   10.6 − 27,215  ÷=  ÷ = 144 [ống]   0,038.6  D 310000 = = 0,215[m ] ω.ρ 400.3600 ωρ = 250 – 400 kg/m2.s : vận tốc khối - Số ống chùm ống mà qua : n1 = 4.f/π.dt = 4.0,215/π.0,031 = 285 [ống] dt = d – 2.σ = 0,038 – 2.0,0035 = 0,031 - Tính vận tốc ống : ωh = D.v 310000.0,03482 = = 13,9 [m / s] f 0, 215.3600 - Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía khói : t [w/m2.0C] α dl = 1,163.Cs2 C vl α dl Cs2 = (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I) αtđl = 67 [kcal/m2h0C] Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 23 Đồ án môn học Lò Hơi = 77,794 [w/m2.0C] (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I) Cvl = 0,96 (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I)  αđl = 1,163.1.0,96.77,794  αđl = 86,855 [w/m2.0C] - Tính hệ số tỏa nhiệt xạ : t α bx = 1,163.a k α bx [W / m C] αtbx = 335,561 [W/m2.0C] ak = – e-kps k = kkh.rn + ktr.µtr = 1,955 p = 0,1 Mpa  4.0,08.0,152   4.s s  s = 0,9. 22 − 1÷ = 0,9  − ÷ = 8,75  π.d   π.0,038   ak = – e-1,955.0,1.8,75  ak = 0,819  αbx = 1,163.0,819.335,561  αbx = 319,621 [W/m2.0C] - Hệ số tỏa nhiệt từ dòng khói đến vách ống : α1 = ξ.(αbx+αdl) = αbx+ αdl  α1 = 406,476 - Hệ số tỏa nhiệt từ vách ống đến môi chất nhận nhiệt : t [W/m2.0C] α = 1,163.Cd αdl Cd = 0,96 (tra toán đồ hình 10.21a sách Lò Hơi tập I) αtđl = 1741,67 [W/m2.0C]  α2 = 1,163.0,96.1741,67  α2 = 1944,539 [W/m2.0C] - Hệ số trao đổi nhiệt : k= ψ.α1 α 1+ α2 ψ : hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng ψ = 0,658 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 24 Đồ án môn học Lò Hơi ⇒k= 0,65.406,476 406,476 1+ 1944,539  k = 218.529 - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống : ∆T = ∆T1 − ∆T2 ∆T ln ∆T2 Với ∆T1 = t’kh - tbh = 790 – 331 = 459 ∆T2 = t’’kh - tbh = 648 – 282 = 366  ∆T = 410,747 K - Diện tích trao đổi nhiệt : H = Q/(k ∆T) Q = ϕ.Blv.(i’qnI – i’’qnI + ∆αqnII.ikkl) = 0,998.44352,76.(7957,807 – 6492,269 + 0,1.53,67) = 65,108.106 [kJ/kg]  H = 65,108.106/(218,529.410,747)  H = 569,103 [m2] - Tổng chiều dài ống chùm ống : L = H/π.d  L = 569,103/(π.0,038)  L = 4767,136 - Chiều dài ống trung bình : l = m - Số ống cần thiết : n = H/π.d.l = 2384 [ống] - Tính lại z2 : z2 = n/2.z1 = - Tính lại số ống thực tế : n = 2.z1.z2 = 2304 [ống] - Chiều dài nhiệt cấp I : c = (z2 – 1).S2 = 0,532 [m] PHẦN VII : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC VII.1_ Thiết kế hâm nước câp II 1.Chọn thông số: Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 25 Đồ án môn học Lò Hơi - Vị trí đặt chùm ống lò hơi: sau buồng đốt - Chọn đường kính ống d=0,032 [ m ],chiều dày d=0,003m,kiểu ống trơn - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: song song - Chọn kích thước đường khói: chiều rộng đường khói chiều rộng lò a=10 [m ], chiều cao h=5 [ m ] đường khói - Chọn bước ống s2=0,096 m, σ2 = 0,096/0,032=3 - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói trước sau hâm nước lấy từ kết phần phân phối nhiệt Nhiệt độ nước sau hâm nước cấp là: t"hn=tbh – 60 =289 – 24 = 265 0C, i"hn = 1159 [kJ/kg] Nhiệt độ khói sau hâm nước cấp là: t’khói vào = 8280C, ikhói vào = 8380,115 [kJ/kg] t’’khói = 5410C,i’’khói = 5483,412 [kJ/kg] - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkhói =15,5 [m/s] Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ttbkhói = 0,5(t’’khói vào + t’khói )=0,5.( 828 + 541)= 684,5 [0C] -Nhiệt độ trung bình nước : t= 684,5 0C - Tính tiết diện khói qua chùm ống: Fkh = B.Vkh Tkh 44352,76.7,402.(684,5 + 273) = = 20,085[m ] ωkh 273 3600.15,5.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg nhiệt độ khói trung bình: Ttbkhói = ttbkhói + 273 K - Tính số ống hàng hâm nước:  10.8 − 20,085   a.b − F  Z1 = round  + = 235 [ống] ÷+ =  ÷  d.b   0,032.8  - Tính bước ống ngang s1: s1 = =10/(235-1)=0,0427 [ m ] - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu: * Đối với chùm ống bố trí song song: t α dl = 1,163.Cs2 C vl α dl [W/m2K] đó:các hệ số tra theo toán đồ CS2 =1- hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống Cvl = 0,995; αtc = 85 [W/m2K] => αđl = 1,163.1.85 Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 26 Đồ án môn học Lò Hơi => αđl = 98,855 [W/m2K] - Tính hệ số toả nhiệt xạ: t α bx = 1,163.a k α bx [W / m C] đó: 58 [ W/m2.K ] ak - độ đen dòng khói a = - e-kps=0,528 với: k = kkh.rn + ktr.µtr=2,03 p = 0,1 MPa - áp suất buồng đốt  4.0,0427.0,096   4.s s  s = 0,9. 22 − 1÷ = 0,9. − ÷ = 3,7 - chiều π 0,032  π.d    dày hữu hiệu lớp xạ αtbx = 58 [W/m2K] => αtbx = 1,163.0,566.58 => αtbx = 35,626 [W/m2K] - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống : ∆T = ∆T1 − ∆Tb ∆T = 487 [ K ] ln ∆Tb với: ∆Tl = t'kh - tbh= 828 – 229 = 599 K ∆Tb = t'’kh - tbh= 490 – 100 = 390 K - Tính hệ số toả nhiệt từ dòng khói đến vách ống: α1 = ξ.( αbx + αđl ) = 98,855 + 35,626= 134,48 [ W/m2.K ] với ξ = - hệ số sử dụng - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ψ.α1 = 0,65.134.48= 87,413 [ W/m2.K ] Với ψ=0,65 - hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H = Q/(k ∆T) = 3571,87 [ m2 ] Q = D.(i’’nước – i’nước) = 310000.(922 – 431,5) => Q = 152,055.106 [kJ/kg] - Tính tổng số ống chùm ống: -Chiều dài ống trung bình :l=8 m n = H/π.d.l  n = 3571,87/(π.0,032.8) Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 27 Đồ án môn học Lò Hơi  n = 4441 [ống] - Tính số hàng ống: z2 = n/z1 = 4441/235 = 18 -Tổng số ống thực tế là: nthực = 2.18.235 = 8460 ống -Chiều dài hâm : c = (18-1).0,096=1,6 m VII.2_ Thiết kế hâm nước câp I Chọn thông số: - Vị trí đặt chùm ống lò hơi: sau buồng đốt - Chọn đường kính ống d=0,032 [ m ],chiều dày d=0,003m,kiểu ống trơn - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: song song - Chọn kích thước đường khói: chiều rộng đường khói chiều rộng lò a=10 [m ], chiều cao h=5 [ m ] đường khói - Chọn bước ống s2=0,096 m, σ2 = 0,096/0,032=3 - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói trước sau hâm nước lấy từ kết phần phân phối nhiệt Nhiệt độ nước sau hâm nước cấp là: t"hn=t’hnII = 174,50C, i"hn = 742,52 [kJ/kg] Nhiệt độ khói sau hâm nước cấp là: t’khói vào = 5410C, ikhói vào = 5483,412[kJ/kg] t’’khói = 3490C,i’’khói = 3561,219 [kJ/kg] - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkhói =15,5 [m/s] Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ttbkhói = 0,5(t’’khói vào + t’khói )=0,5.( 541 + 349)= 445 [0C] -Nhiệt độ trung bình nước : t= 142,25 0C - Tính tiết diện khói qua chùm ống: Fkh = B.Vkh Tkh 44352,76.7,402.(445 + 273) = = 20,085[m ] ωkh 273 3600.15,5.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg nhiệt độ khói trung bình: Ttbkhói = ttbkhói + 273 K - Tính số ống hàng hâm nước:  10.8 − 20,085   a.b − F  Z1 = round  + = ÷  0,032.8 ÷+ = 235 [ống]  d.b    Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 28 Đồ án môn học Lò Hơi - Tính bước ống ngang s1: s1 = =10/(235-1)=0,0427 [ m ] - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu: * Đối với chùm ống bố trí song song: t α dl = 1,163.Cs2 C vl α dl [W/m2K] đó:các hệ số tra theo toán đồ CS2 =1- hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống Cvl = 0,995; αtc = 85 [W/m2K] => αđl = 1,163.1.85 => αđl = 98,855 [W/m2K] - Tính hệ số toả nhiệt xạ: t α bx = 1,163.a k α bx [W / m C] đó: 58 [ W/m2.K ] ak - độ đen dòng khói a = - e-kps=0,528 với: k = kkh.rn + ktr.µtr=2,03 p = 0,1 MPa - áp suất buồng đốt  4.0,0427.0,096   4.s s  s = 0,9. 22 − 1÷ = 0,9  − ÷ = 3,7 - chiều π 0,032  π.d    dày hữu hiệu lớp xạ αtbx = 58 [W/m2K] => αtbx = 1,163.0,566.58 => αtbx = 35,626 [W/m2K] - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống : ∆T = ∆T1 − ∆Tb ∆T = 221,38 [ K ] ln ∆Tb với: ∆Tl = t'kh - tbh= 541 – 265 = 276 K ∆Tb = t'’kh - tbh= 349 – 174,5 = 174,5 K - Tính hệ số toả nhiệt từ dòng khói đến vách ống: α1 = ξ.( αbx + αđl ) = 98,855 + 35,626= 134,48 [ W/m2.K ] với ξ = - hệ số sử dụng - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ψ.α1 = 0,65.134.48= 87,413 [ W/m2.K ] Với ψ=0,65 - hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 29 Đồ án môn học Lò Hơi - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H = Q/(k ∆T) = 4394,45 [ m2 ] Q = D.(i’’nước – i’nước) = 310000.(742,52 – 468,2) => Q = 85,039.106 [kJ/kg] - Tính tổng số ống chùm ống: -Chiều dài ống trung bình :l=6 m n = H/π.d.l  n = 4394,45/(π.0,032.6)  n = 7285 [ống] - Tính số hàng ống: z2 = n/z1 = 7285/235 = 31 -Tổng số ống thực tế là: nthực = 2.31.235 = 14570 ống -Chiều dài hâm : c = (31-1).0,096=2,9 m PHẦN VIII : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ VIII.1_ Thiết kế sấy không khí cấp II Chọn thông số: Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 30 Đồ án môn học Lò Hơi - Chọn kiểu sấy không khí: kiểu ống - Vị trí đặt đường khói lò Bộ sấy không khí kiểu ống: - Chọn đường kính ống d=0,04 [ m ], chiều dày ống σ =0,0015 [m] - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: song song - Chọn bước ống s1 =0,075m( bước ống ngang theo chiều không khí ) s1= s1/d=1,875 -Chọn bước ống dọc s2=0,044 [ m ] , s2= s2/d=1,1 - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkhói =14 [m/s] - Chọn vận tốc không khí qua chùm ống: ωkk =6 [ m/s ] -Chọn số khoang sấy không khí :N=2 - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói trước sau sấy không khí, enthalpy không khí trước sau sấy lấy từ kết phần phân phối nhiệt Nhiệt độ khói trước vào sấy không khí cấp là: t’khói =3490C , i'khói= 3561,219 kJ/kg Nhiệt độ khói khỏi sấy kk cấp là: t’’khói=1810C, i’’khói= 1782,86 kJ/kg Nhiệt độ kk vào: t'kk2=1000C (chọn), nhiệt độ t"kk2=3000C(theo yêu cầu) Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ttbkhói = 0,5(t’’khói vào + t’khói )=0,5.( 390 + 181)= 222,5 [0C - Tính tiết diện khói thoát qua chùm ống: Fkh = B.Vkh Tkh 44352,76.7,563.(222,5 + 273) = = 12,08[m ] ωkh 273 3600.14.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg - Tính số ống chùm ống: z  4.F   4.12,08  Z = round  ÷ =  = 11235  π.d ÷ π.0,037 ÷   t   với: dt = d-2σ = 0,037, [ m ] - đường kính ống - Tính số ống hàng ( phía không khí ): z1 = a/s1 =10/0,075=134 - Tính số hàng ống theo chiều không khí: Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 31 Đồ án môn học Lò Hơi z2 = 2z/(2z1-1)=42 - Tính nhiệt độ không khí trung bình: tkk = 0,5.(t'kk + t"kk )=0,5.(100+229)=164,5 - Tính tiết diện không khí qua: Fkk = B.Vkh Tkh 44352,76.7,563.(164,5 + 273) = = 24,88[m ] ωkh 273 3600.6.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkk - thể tích không khí điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg - Tính chiều cao khoang sấy không khí: h = F/(a – z1.d) =24,88/(10-134.0.04)=5,36 [ m ] - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu từ khói đến vách ống: αđl = 1,163.Cz.Cvl.αtcđl [W/m2K] đó: tra toán đồ có: αtcđl = 70 [W/m2K], Cz=1, Cvl=0,95 => αđl = 77,34 [kcal/m2h0C] Do đoạn chủ yếu trao đổi nhiệt đối lưu nên ta bỏ qua xạ α1 =0,65.77,34=50,27 [kcal/m2h0C] - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống ∆T: ∆Tv = t’khói – t’’kk=349 – 300 = 49 0C ∆T r= t’’khói – t’kk=181 – 100 = 81 0C ∆T = ∆Tv − ∆Tr = 63,66 0C ∆T ln v ∆Tr - Tính hệ số toả nhiệt từ vách ống đến không khí: * Đối với chùm ống bố trí song song: α2 = 1,163.Cz.Cvl.αtcđl [W/m2K] đó: Cz=1, Cvl=0,85, αtcđl = 37 [kcal/m2h0C] => α2 = 36,567 [kcal/m2h0C] - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ξ.σ1.σ2/(σ1 + σ2) [kcal/m2h0C] => k = 24,83 [kcal/m2h0C] => k = 28,83 [W/m20C] - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H = Q/k ∆T [ m2 ] Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 32 Đồ án môn học Lò Hơi Q = QskkII Btt = 9,737.106 [kcal/h] => H = 6508,48 [m2] - Tính chiều dài ống chùm ống: hΣ = H/z.d.π = 4,6 [m] VIII.2_Thiết kế sấy không khí cấp I: Chọn thông số: - Chọn kiểu sấy không khí: kiểu ống - Vị trí đặt đường khói lò Bộ sấy không khí kiểu ống: - Chọn đường kính ống d=0,04 [ m ], chiều dày ống σ =0,0015 [m] - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: song song - Chọn bước ống s1 =0,075m( bước ống ngang theo chiều không khí ) s1= s1/d=1,875 -Chọn bước ống dọc s2=0,044 [ m ] , s2= s2/d=1,1 - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkhói =14 [m/s] - Chọn vận tốc không khí qua chùm ống: ωkk =6 [ m/s ] -Chọn số khoang sấy không khí :N=2 - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói trước sau sấy không khí, enthalpy không khí trước sau sấy lấy từ kết phần phân phối nhiệt + Nhiệt độ khói trước vào sấy không khí cấp là: t’khói =1810C , i'khói= 1797,33 kJ/kg + Nhiệt độ khói khỏi sấy kk cấp là: t’’khói=126,80C, i’’khói= 1298,04 kJ/kg + Nhiệt độ kk vào: t'kk2=300C (chọn), nhiệt độ t"kk2=1000C Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ttbkhói = 0,5(t’’khói vào + t’khói )=0,5.( 181 + 100)= 140,5 [0C - Tính tiết diện khói thoát qua chùm ống: Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 33 Đồ án môn học Lò Hơi Fkh = B.Vkh Tkh 44352,76.7,831.(140,5 + 273) = = 10,43[m ] ωkh 273 3600.14.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg - Tính số ống chùm ống: z  4.F   4.10,43  Z = round  ÷ =  = 9708  π.d ÷ π.0,037 ÷   t   với: dt = d-2σ = 0,037, [ m ] - đường kính ống - Tính số ống hàng ( phía không khí ): z1 = a/s1 =10/0,075=134 - Tính số hàng ống theo chiều không khí: z2 = 2z/(2z1-1)=42 - Tính nhiệt độ không khí trung bình: tkk = 0,5.(t'kk + t"kk )=0,5.(30+100)=65 - Tính tiết diện không khí qua: Fkk = B.Vkh Tkh 44352,76.7,831.(65 + 273) = = 19,9[m ] ωkh 273 3600.6.273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/s Vkk - thể tích không khí điều kiện tiêu chuẩn, m3/kg - Tính chiều cao khoang sấy không khí: h = F/(a – z1.d) =19,9/(10-134.0,04)=4.3 [ m ] - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu từ khói đến vách ống: αđl = 1,163.Cz.Cvl.αtcđl [W/m2K] đó: tra toán đồ có: αtcđl = 70 [W/m2K], Cz=1, Cvl=0,95 => αđl = 77,34 [kcal/m2h0C] Do đoạn chủ yếu trao đổi nhiệt đối lưu nên ta bỏ qua xạ α1 =0,65.77,34=50,27 [kcal/m2h0C] - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống ∆T: ∆Tv = t’khói – t’’kk=181 – 30 = 151 0C ∆T r= t’’khói – t’kk=126 – 100 = 26 0C Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 34 Đồ án môn học Lò Hơi ∆T = ∆Tv − ∆Tr ∆T = 71,32 0C ln v ∆Tr - Tính hệ số toả nhiệt từ vách ống đến không khí: * Đối với chùm ống bố trí song song: α2 = 1,163.Cz.Cvl.αtcđl [W/m2K] đó: Cz= 1, Cvl = 0,85, αtcđl = 43,5 [kcal/m2h0C] => α2 = 43 [kcal/m2h0C] - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ξ.σ1.σ2/(σ1 + σ2) [kcal/m2h0C] => k = 27,63 [kcal/m2h0C] - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H = Q/k ∆T [ m2 ] Q = QskkII Btt = 5,4.106 [kcal/kg] => H = 2740,444 [m2] - Tính chiều dài ống chùm ống: hΣ = H/z.d.π = 2,25 [m] TÀI LIỆU THAM KHẢO 1_ Lò Hơi Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 35 Đồ án môn học Lò Hơi Tập 1,2 – GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão 2_Tính nhiệt Lò Hơi GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão 3_Hướng dẫn tính đồ án Lò (tài liệu bổ sung) Mai Thanh Hà Huế 4_Tính Nhiệt lò công nghiệp Đỗ Văn Thắng Nguyễn Công Hân Trương Ngọc Tuấn Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL – K50 36