Хододильна установка

Розв’язання

Із додатку: W^P = 3; A^P = 0,1; S^P = 1,4; C^P = 83,8; H^P = 11,2, N^P = 0; O^P = 0,5;

Визначаємо тип топки. В даному прикладі тип топки камерний

Коефіцієнт надлишку повітря в топці α_T = 1,1.

Коефіцієнт надлишку повітря за котлом α_yx = α_T + ∆α = 0,26 + 1,1=1,36.

1) Теоретична кількість повітря:

V^о_пов=0,089∙ C^P+ 0,265∙H^P+ 0,033∙(S^P - O^P)=7,4582+ 2,968+ 0,0297=10.43 (м³/кг)

2) Надлишок повітря:

∆V = (α_yx -1) ∙ V^о_по= 0,36∙10,43 = 3,7 (м³/кг)

3) Теоретичний об’єм трьохатомного газу:

V_RO2 =0,0186∙ (C^P + 0,375∙S^P)= 0,0186∙ (8,38 + 0,375∙1,4)=1,56 (м³/кг)

4) Теоретичний об’єм двохатомного газу:

VR_о2 = 0,79∙ V_пов + 0,8∙ (N^P/100) = 0,79∙10,43+0,8∙ (0/100) = 8,2397 (м³/кг)

5) Дійсний об’єм сухих газів:

V_R2 = VRO₂ + VR₂ + ∆V = 1,56 + 8,2 +3,7 = 13,5 (м³/кг)

6) Теоретичний об’єм водяної пари такий:

V_Н2О = 0,0124∙ (9∙ H^P + W^P) + 0.0161∙ V^о_пов = 0,0124∙ (100,8 + 3)+0,0161∙10,43 = 1,28712 + 0,1679 = 1,45 (м³/кг)

7) Загальний об’єм відхідних газів такий:

Σ V = V_СГ + V_Н2О = 1,35 +1,45 = 14,95 (м³/кг)

8) Ентальнія відхідних газів:

І_ух = Σ(V_і∙С_і) ∙ t_yx = (V_RO2∙ С_RO2 + V_R2∙ С_R2 + V_Н2О ∙ С_Н2О +∆ V_пов ∙ С_{Р пов}) ∙ t_yx

де С_RO2 = 1,8; С_R2 =1,3; С_Н2О =1,52; С_{Р пов} =1,3 (кДж/(м³*гр.); t_yx = 170 ˚С

І_ух = (1,56∙1,8 + 8,2∙1,3 + 1,45∙1,52 + 3,7 +3,7∙1,3) ∙170 = (2,808 + 10,66 + 2,204 + 4,81) ∙170 = 20,482∙170 = 3520 (кДж/кг)

3.2.Котельна установка (КУ2, вугілля)

Задача №1, стор. 48

Задано паливо та паропродуктивність котельного агрегату D. Визначити склад робочої маси палива та його нижню теплоту згоряння, спосіб спалення палива, тип топки, значення коефіцієнта надлишку повітря в топці a_т та на виході з котлоагрегату a_ух по величині присмоктування повітря по газовому тракту Da; знайти необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг палива і об’єми продуктів згоряння при a_ух, а також ентальпію газів при заданній температурі t_ух. Вихідні дані, необхідні для розв’язку задачі, прийняти з табл. 17.

Вказівка. Елементарний склад і нижча теплота згоряння палива, а також рекомендації щодо вибору топки і коефіцієнта надлишку повітря в топці приведені в додатках 5-8 методичних вказівок.

Остання цифра шифру	Вид палива	Передостання цифра шифру	D, т/ч	а	tух, °З
	Челябінське вугілля БЗ (бурий) Райчихинській вугілля Б2 (бурий) Ніжне-Аркагалін- ській вугілля Д (довгопламенний) Донецьке вугілля Д (довгопламенний)			0,15   0,16   0,18     0,20
	Вугілля коваля Г (газовий) Ткибульській вугілля Г (газовий) Мазут сірчистий Газ з газопроводу «Саратов — Москва» Газ з газопроводу «Шебелінка — Москва» Газ з газопроводу «Газлі — Ташкент»		6,5	0,22   0,24   0,26 0,30   0,32     0,35

Дано:

Розв’язок:

W^P = 18; A^P = 29,5; S^P = 1; C^P = 37,3; H^P = 2,8;

N^P = 0,9; O^P = 10,5; =13,9 МДж/кг.

Тип топки – шахтно-млинова.

Коефіцієнт надлишку повітря в топці: a_Т = 1,25.

Коефіцієнт надлишку повітря за котлом: a = a_Т + Da = 1,25 + 0,15 = 1,4.

Теоретична кількість повітря:

V⁰ = 0,089×C^P + 0,265×H^P + 0,033×(S^P - O^P) =

= 0,089×37,3 + 0,265×2,8 + 0,033×(1 – 10,5) = 3,75 м³/кг;

Об’єм надлишкового повітря:

DV = (a - 1)×V⁰ = (1,4 – 1)×3,75 = 1,5 м³/кг;

Теоретичний об’єм трьохатомних газів:

V_RO2 = 0,0186×(C^P + 0,375×S^P) = 0,0186×(37,3 + 0,375×1) = 0,701 м³/кг;

Теоретичний об’єм двохатомних газів:

V_R2 = 0,79×V⁰ + 0,008×N^P = 0,79×3,75 + 0,008×0,9 = 2,97 м³/кг;

Дійсний об’єм сухих газів:

V_сг = V_RO2 + V_R2 + DV = 0,701 + 2,97 + 1,5 = 5,171 м³/кг;

Теоретичний об’єм водяної пари:

V_H2O = 0,0124×(9×H^P + W^P) + 0,0161× V⁰ =

= 0,0124×(9×2,8 + 18) + 0,0161×3,75 = 0,596 м³/кг;

Загальний об’єм газів:

SV = V_сг + V_H2O = 5,171 + 0,596 = 5,767 м³/кг;

Ентальпія газів:

I_ух = [S(V_iC_i)]×t_ух = (V_RO2×C_RO2 + V_R2×C_R2 + V_H2O×C_H2O + DV×C_B)×t_ух.

Об’ємна теплоємність сухих газів, водяної пари та повітря при t_ух = 130°C, кДж/(м³×гр): C_RO2 = 1,8; C_R2 = 1,3; C_H2O = 1,52; C_B = 1,3.

I_ух = (0,701×1,8 + 2,97×1,3 + 0,596×1,52 + 1,5×1,3)×130 = 1037,2 кДж/кг.

3.3.Котельна установка (КУ3)

Задача №3 стор.49

Для умов попередньої задачі визначити втрати теплоти із вивідними газами q₂, скласти тепловий баланс котельного агрегата і визначити його ККД. Визначити часові витрати натурального і умовного палива, випаровувальну спроможність умовного i натурального палива. Тиск пари котла P _пп , температуру перегрітої пари і температуру живильної води t_ж.в.ми вибираємо з таблиці.

Передостання цифра шифру	Рп.п, МПа		Передостання цифра шифру	Рп.п, МПа
					4,0 4,0 4,0 1,4 1,4

Дано:

P_nn=4МПа; t_nn=370° C; t_ж.в.=145° C

Розв’язання:

Визначимо ентальпію повітря, яке подається в котел

t_пов=30^o C

З попереднього розрахунку м³/кг;

кДж/м³ – з додатків;

– з попередньої задачі;

З додатків втрати тепла від хімічної неповноти згорання q₃=0,5 %, втрати від механічної неповноти згорання q₄=4 %, втрати на зовнішнє охолодження q₅=0,8 %.

3 i-s діаграмами при P_nn=4МПа, t_nn=370° C ми визначаємо ентальпію пари .

Ентальпія живильної води

Нижча теплота згорання палива з додатків Q^p_н=19600 кДж/кг

q₂= %

Коефіцієнт корисної дії:

Витрати натурального палива:

кг/год

Витрата умовного палива:

кг/год

7. Випаровувана спроможність:

4.Компресор

Задача № 1, стор. 45

Газ – повітря з початковою температурою t₁ = 27°С стискається в одноступеневому поршневому компресорі від тиску р₁ = 0,1 МПа до тиску р₂. Стиск може відбуватися по ізотермі, адіабаті та політропі з показником політропи n. Визначити для кожного з трьох процесів стиску кінцеву температуру газу t₂, відведену від газу теплоту Q, кВт, та теоретичну потужність компресора, якщо його паропродуктивність G. Подати зведену таблицю. Дані, необхідні для розв’язку задачі, вибрати з таблиці. Розрахунок вести без врахування залежності теплоємності від температури.

Дано:

T₂, Q, N –?

Розв’язок:

1). Ізотермічний процес. t₁ = t₂ = 27°C; DU = 0;

Дж/кг;

Дж/кг;

Вт;

Дж/(кг×гр);

Потужність приводу:

Вт.

2). Адіабатичний процес. ; k_{повітря} = 1,4; q = 0.

K;

Дж/кг;

Дж/кг;

кВт.

3). Політропний процес. ;

K;

Дж/кг;

Дж/кг;

Дж/кг;

Вт;

Вт.

Зведена таблиця:

Рис. Процеси стиску в компресорі

5. Газотурбінна установка (ГТУ)

Задача №5 стор. 50

Розрахувати та побудувати в масштабі графіки залежності ефективної роботи і ефективного ККД h ГТУ газотурбінної установки без регенерації теплоти від ступеня підвищення тиску в компресорі p=P1/P2 при постійному значенні температури газу перед турбіною T3 і адіабатних ККД турбіни hт і компресора hк. При розрахунках прийняти температуру перед компресором t₁ ^оС,теплоємність робочого тіла ср=1.05 kДж/(кг·К),показник адіабати k=1.35,механічний ККД ГТУ hм=0.98. Розрахунок провести для значень p=5,10,20.

Після побудови графіків знайти значення pопт відповідне до Lmax Вихідні дані взяти з таблиці.

Остання цифра шифру			π	Передостанняцифра шифру
			7,2 9,0 8,8 8,5 8,2 8,0 7,5 7,0 6,5 6,2		0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,79 0,81 0,82	0,85 0,83 0,86 0,82 0,84 0,86 0,87 0,85 0,88 0,89

Дано:

Розв’язання:

Для π=5,

1. Визначимо температуру газу після турбіни:

2. Визначаємо температуру газу за компресором:

t₁=17ºC,

T₁=17+273=290K

Визначимо ефективну роботу ГТУ за формулою:

Ентальпії і₁, і₂, і₃, і₄ визначимо за формулою:

i_і=C_p*t_i, де C_p=1.05 кДж/кг* гр

Визначаємо ефективний ККД ГТУ:

Для знаходження ККД ГТУ, знайдемо кількість теплоти, яка підведена до робочого тіла в камері згоряння:

кДж/кг

Визначаємо витрату газу:

кг/

Для

Визначаємо витрату газу:

2. Визначимо температуру газу після турбіни:

3. Визначаємо ефективну роботу ГТУ:

Для цього визначаємо ентальпію:

4. Визначаємо ефективний ККД ГТУ:

Для знаходження ККД ГТУ, знайдемо кількість теплоти, яка підведена до робочого тіла в камері згоряння:

кДж/кг

5. Визначаємо витрату газу:

кг/с

Для

Визначаємо витрату газу:

2. Визначимо температуру газу після турбіни:

3. Визначаємо ефективну роботу ГТУ:

Для цього визначаємо ентальпію:

де кДж/кг.гр.

4. Визначаємо ефективний ККД ГТУ:

Для знаходження ККД ГТУ, знайдемо кількість теплоти, яка підведена до робочого тіла в камері згоряння:

кДж/кг

5. Визначаємо витрату газу:

кг/с

6.Теплопередача, труба

Задача №3, стор. 47

По горизонтально розташованій металевій трубі з коефіцієнтом теплопровідності l = 20 Вт/(м×К) зі швидкістю w тече вода, яка має температуру t_в. Зовні труба охолоджується оточуючим повітрям, температура якого t_пов, тиск 0,1 МПа. Визначити коефіцієнти тепловіддачі a₁ і a₂ відповідно від води до стінки труби та від стінки труби до повітря; коефіцієнт теплопередачі та тепловий потік q₁, віднесений до 1 м труби довжини труби, якщо внутрішній діаметр труби дорівнює d₁, а зовнішній – d₂. Дані, необхідні для розв’язку задачі, вибрати з таблиці.

Дано:

Знайти: α₁, α₂, K_b, q₁-?

Розв’язок:

Лінійний тепловий потік:

- коефіцієнт теплопередачі, для циліндричної стінки:

Знайдемо критерій Рейнольдса для води:

; .

Так як то . Критерій Прандтля з додатків = 1,05.

Знайдемо критерій Нуссельта:

Коефіцієнт теплопровідності води:

Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки труби:

Для знаходження a₁ знайдемо добуток Gr×Pr.

Для повітря з t = 18°С: P_r = 0,7; ν = 13,6×10^-6 м²/с;

l = 2,46×10^-2 Вт/(м×град).

;

b = 1/T; Dt» t_В – t_ПОВ = 120 – 18 = 102°C;

Gr×Pr = 0,7×127,5×10⁶ = 89,25×10⁶; (Gr×Pr) < 10⁹;

= 0,5×(Gr×Pr)^0,25×(Pr /Prст)^0,25 = 0,5×(89,25×10⁶)^0,25×(0,7 /1,05)^0,25 = 52,5.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до поверхні:

Отже лінійний коефіцієнт тепловіддачі буде рівний:

Звідси лінійний тепловий потік буде рівний

102 = 416,364 Вт/м.

7. Теплообмінник

Задача № 4, стор. 47

Визначити поверхню нагріву F рекуперативного газоповітряного теплообмінника при прямоточній та протиточній схемах руху теплоносіїв, якщо об’ємна витрата повітря, що нагрівається при нормальних умовах V_н, середній коефіцієнт теплопередачі від продуктів згоряння до повітря К, початкові і кінцеві температури продуктів згоряння та повітря відповідно t'₁, t''₁, t'₂, t''₂. Дані, необхідні для вирішення задачі, вибрати з таблиці.

Остання цифра шифра		К. Вт/(м2 • К)	Передостання цифра шифра
О

Дано:

Знайти: F-?

Розв’язання:

Поверхня нагріву, м²:

Масова витрата повітря:

кг/с;

Теплоємність повітря з додатків:

С_рп = 1,03 кДж/кг;

Потік тепла від газу до повітря:

Q = C_pп×m_п×Dt_п = 1,03×0,215×(300 – 20) = 62 кВт;

Середня логарифмічна різниця температур:

а). Прямотік:

Знайдемо середню логарифмічну різницю температур для прямотоку:

Звідси, визначаємо поверхню нагріву рекуперативного газоповітряного теплообмінника при прямоточній схемі руху теплоносіїв.

б). Протиток:

Знайдемо середню логарифмічну різницю температур для протитоку:

Звідси, визначаємо поверхню нагріву рекуперативного газоповітряного теплообмінника при протиточній схемі руху теплоносіїв.

8. Витікання

Задача №

Із ємності при температурі Т = 470 К і тиску р₁ = 30 бар витікає 1 кг кисню через сопло, яке звужується, в середовище із тиском р₂ = 20 бар. Визначити швидкість витікання і масову витрату кисню (кг/с), якщо площа вихідного переріза сопла f = 30 мм.

Розв’язок:

Співвідношення тисків:

Початковий об’єм:

Швидкість витікання:

Масова витрата кисню:

Хододильна установка

Задача №

В компресор повітряної холодильної установки повітря поступає з холодильної камери при тиску і температурі . Після ізоентропного стиску до тиску повітря надходить в теплообмінник, де при постійному тиску його температура знижується до . Потім повітря надходить в детандер, де ізотропно розширюється до початкового тиску . Після цього повітря знову повертається в холодильну камеру, де при постійному тиску забирає теплоту від охолоджуваних тіл і нагрівається до .

Визначити: холодильний коефіцієнт; температуру повітря, яке надходить в холодильну камеру; кількість теплоти, що передається охолоджуваній воді в теплообміннику (в кіловатах); витрату повітряі теоретичну необхідну потужність, якщо холодовиробництво .

Рис 1. – схема холодильної установки

Дано:

Розв’язок:

1. Знаходимо холодильний коефіцієнт

; .

; .

1. Температура повітря на вході у камеру:

; .

1. Масова витрата повітря:

; .

1. Кількість теплоти, що передається воді у теплообміннику:

; .

1. Теоретична необхідна потужність установки:

; .

Рис.2 – цикл в – діаграмі

Поиск по сайту: