close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

63.827 Теплогенерирующие установки

код для вставкиСкачать
827
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Методические указания к расчетам на ЭВМ
характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ
с построением It – диаграммы
для студентов бакалавриата направления
08.03.01 «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Воронеж 2015
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Методические указания к расчетам на ЭВМ
характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ
с построением It – диаграммы
для студентов бакалавриата направления
08.03.01 «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Воронеж 2015
УДК 621.1
ББК 31.361
Составители
А. Т. Курносов, Д. Н. Китаев
Теплогенерирующие установки: метод. указания к расчетам на ЭВМ
характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ с построением It – диаграммы для бакалавриата направления подготовки 08.03.01 «Строительство»/ Воронежский ГАСУ; сост.: А. Т. Курносов, Д. Н. Китаев.— Воронеж, 2015. — 10 с.
Методические указания составлены в соответствии с программой дисциплин «Теплогенерирующие установки» и «Теплогенерирующие установки
и мини-ТЭЦ» и предназначены для студентов бакалавриата направления подготовки 08.03.01 «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения при выполнении курсовой работы, проекта и выпускных квалификационных работ по ТГУ. Приводится методика расчета характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ, представлены исходные данные и результаты вычисления на ЭВМ, приведен результат графопостроения
I-t диаграммы продуктов сгорания топлива.
Табл. 3. Библиогр.: 6 назв.
УДК 621.1
ББК 31.361
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент - Т. В. Щукина, канд. техн. наук, профессор кафедры
«Жилищно-коммунальное хозяйство» Воронежского ГАСУ
2
ВВЕДЕНИЕ
Настоящий период развития науки и техники характеризуется использованием электронно-вычислительных машин (ЭВМ), в том числе и в практике
проектирования и автоматизированных расчетов теплогенерирующих установок (ТГУ).
Современный инженер не мыслим без знания и умения пользоваться
ЭВМ.
Применение ЭВМ позволяет не просто механизировать расчетные процессы, но и приводит к качественно новому этапу, когда технические и экономические задачи могут решаться с высокой точностью с рассмотрением
нескольких вариантов проектных решений и отысканием оптимального по
заданным критериям [4,6].
Применение ЭВМ в учебном процессе позволяет свести к минимуму нетворческую трудоемкую расчетную работу и использовать сэкономленное
время для более глубокого изучения учебных курсов.
Целью настоящих методических указаний является научить студентов
использовать ЭВМ для расчета разделов курсовых и выпускных квалификационных работ бакалавриата по теплогенерирующим установкам в программе «Расчет характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ», зарегистрированной в отраслевом фонде алгоритмов и программ [1].
Данные методические указания посвящены расчетам на ЭВМ характеристик продуктов сгорания различных видов топлива ТГУ. Под характеристиками продуктов сгорания понимаются такие параметры и величины, которые необходимы для теплового расчета теплогенераторов [2]. К таким величинам относят объемы и энтальпии продуктов сгорания топлив при теоретическом и действительном объеме воздуха, а также объемные доли трехатомных газов и водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Расчеты перечисленных величин для возможных температур и коэффициентов избытка воздуха в газовом тракте котлоагрегата являются трудоемкой задачей,
что предопределяет необходимость применения ЭВМ.
1. Расчет продуктов сгорания топлив
1. 1. Твердое и жидкое топливо
Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания
твердого или жидкого топлива определяют по формуле:
V 0  0,0889  C Р +0,375S ЛР   0, 256 H Р  0,0333О Р .
(1.1)
Объем трехатомных газов:
3
VRO2  0,01866  C Р  0,375S ЛР  .
(1.2)
Объем водяных паров:
при α = 1, VН02О  0,111Н Р  0,0124W Р  0,0161V 0 ,
(1.3)
при α > 1, VН 2О  VН02О  0,0161  1V 0 .
(1.4)
Объем двухатомных газов:
при α = 1, VR02  0,008 N Р  0,79V 0 ,
(1.5)
при α > 1, VR02  0,008 N Р    0,21V 0 .
(1.6)
Полный объем дымовых газов:
VГ  VRO2  VR2  VН 2О .
(1.7)
Объемные доли трехатомных газов и водяных паров:
rRO2 
VRО2
VГ
, rН 2О 
VН 2О
VГ
.
(1.8)
Энтальпия продуктов сгорания:
I Г  VRO2  сt CO  VR02  сt  N  VН02О  сt  H O    1V 0  сt  В  0,0025 АР  сt  З . (1.9)
2
2
2
При вычислении энтальпии продуктов сгорания, программой используются значения теплоемкостей компонентов для соответствующих температур, представленные в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
3
Энтальпии 1 м газов, воздуха и 1 кг золы
t, °С
 сt CO
 сt  N  сt  H O
100
200
600
1000
1400
1800
40,61
85,38
292,5
526,3
773,64
1028,16
30,95 35,95 31,63
62,08 72,72 63,62
192,06 231,42 198,18
332,4 411,5 343,3
479,78 611,24 495,88
631,44 826,02 652,5
2
2
2
 сt  В
 сt З
19,3
40,4
133,8
235
378
522
4
1.2. Газообразное топливо
Для газообразного топлива характеристики продуктов сгорания определяются по следующему алгоритму.
Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сжигания топлива определяется по формуле:

n


V 0  0,0476 0,5СО  0,5 Н 2  1,5Н 2 S    m   Cm H n  O2  .
4



(1.10)
Объем трехатомных газов:
V 0  0,01 СО2  СО  Н 2 S   mCm H n  O2  .
(1.11)
Объем водяных паров:
n


при α = 1, VН02О  0,01  Н 2 S  Н 2   Cm H n  1,24  0,0161V 0 ,
2


(1.12)
при α > 1, VН 2О  VН02О  0,0161  1V 0 .
(1.13)
Объем двухатомных газов:
при α = 1, VR02  0,01N Р  0,79V 0 ,
(1.14)
при α > 1, VR02  0,01N Р    0,21V 0 .
(1.15)
Полный объем дымовых газов и объемные доли трехатомных газов и
водяных паров определяются как для твердого и жидкого топлива.
Энтальпия продуктов сгорания:
I Г  VRO2  сt CO  VR02  сt  N  VН02О  сt  H O    1V 0  сt  В .
2
2
(1.16)
2
2. Указания по выполнению расчетов
Исходными данными для расчета являются:
а) химический состав топлива, принимаемый по справочникам [2,3] в зависимости от месторождения:
- для твердого и жидкого топлива необходимо знать содержание углерода СР, водорода НР, кислорода ОР, азота NР, влаги WР, золы АР;
5
- для газообразного топлива содержание метана СН4, этана С2Н4, пропана С3Н6, бутана С4Н10, пентана С5Н12, азота N2, углекислого газа СО2, сероводорода Н2S, кислорода О2, водорода Н2 и окиси углерода СО;
б) низшая теплота сгорания топлива Qнр ;
в) коэффициент избытка воздуха в топке αт, в газоходах пароперегревателя αпп, первого и второго кипятильного пучка α1, α2, в экономайзере αэк,
после последней хвостовой поверхности нагрева αух.
Согласно [2,5] коэффициенты избытка воздуха в топке принимаются:
для природного газа αт = 1,1; для мазута αт = 1,2; для твердого топлива
αт =1,35÷1,5, а допустимые присосы воздуха в газоходах теплогенератора
следующие:
для слоевой топки (твердое топливо) - Δαт =0,1;
для камерной топки (газ, мазут) - Δαт =0,05;
для газоходов конвективных поверхностей нагрева:
первый кипятильный пучок – 1  0,05 ;
второй кипятильный пучок –  2  0,1 ;
пароперегреватель – Δαпп =0,03;
чугунный экономайзер – Δαэк =0,1;
воздухоподогреватель трубчатый – Δαвп =0,1 (на каждую ступень).
Для расчета в автоматизированном режиме исходные данные заносятся
в соответствующие таблицы программы. Табл. 2.1 представляет собой форму
ввода исходных данных для твердого топлива или мазута, а табл. 2.2. для газообразного топлива.
Таблица 2.1
Характеристики мазута, угля и коэффициенты избытка воздуха
С
р
S лр
Н
р
О
р
N
р
W
р
A
р
m
 nn
1
2
 эк(вn)
 ух
аух
аэк(вп)
а2
а1
аnn
аm
H2
CO
O2
H 2S
CO2
N2
С5Н12
С4Н10
С 3Н 8
С 2Н 6
СН4
Таблица 2.2
Характеристики газообразного топлива и коэффициенты избытка воздуха
Пример заполнения таблицы исходных данных для твердого топлива
представлен в Приложении 1.
6
После ввода исходных данных осуществляется автоматический расчет
по формулам (1.1)-(1.16) и в табличной форме представляются результаты
расчета (см. Приложение 1).
По результатам расчета программа строит It - диаграмму продуктов сгорания топлива в интервале температур 100-1800 °С с шагом 20 °С. Пример
построения диаграммы представлен в Приложении 2.
It - диаграмма позволяет оперативно и многократно определять энтальпии по заданным температурам или, наоборот, по заданным энтальпиям –
температуры, что необходимо для расчета элементов котлоагрегата. Для удобства и точности определения параметров, в программе дополнительно строятся фрагменты диаграммы: в интервале 100-200 °С с шагом 2°С; в интервале
200-1000 °С и 1000-1800 °С с шагом 10 °С.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Расчет характеристик продуктов сгорания топлива ТГУ (программа). Отраслевой фонд алгоритмов и программ 31 октября 2007г. № гос. рег.
50200702253. Москва.
2. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). Издательство НПО ЦКТИ,
СПб,1998. – 256с.
3. Роддатис, К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности. / К.Ф. Роддатис. – М.: Энергоиздат, 1989. – 487 с.
4. Курносов, А.Т. Расчеты на ЭВМ при курсовом и дипломном проектировании
теплогенерирующих установок: учеб. пособие./ А.Т Курносов. – Воронеж:
Изд-во ВГУ, 1988. –160 с.
5. Курносов, А.Т. Конструкции и характеристики теплогенераторов и их топочных устройств / А.Т. Курносов, Д.Н. Китаев, А.С. Бабич. – Воронеж.
Изд-во ВГАСУ, 2007. – 50с.
6. Курносов, А.Т. Современные и перспективные теплогенераторы: конструкции и расчеты на ЭВМ.: Учеб. пособие./ А.Т Курносов. – Воронеж.:
Изд-во ВГУ, 1985. –112 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………………
1. Расчет продуктов сгорания топлив……………………………………...
1. 1. Твердое и жидкое топливо………………………………………….
1.2. Газообразное топливо………………………………………………..
2. Указания по выполнению расчетов……………………………………..
Библиографический список………………………………………………….
Приложение 1. Пример заполнения исходных данных
и результаты расчета………………………………………..
Приложение 2. Результат построения It – диаграммы……………………..
3
3
3
5
5
7
8
9
7
Приложение 1.
Пример заполнения исходных данных и результаты расчета
СР
SЛР
НР
ОР
NР
WР
АР
αТ
αПП
α1
α2
αЭК
αУХ
63,8
1,7
1,2
1,3
0,6
8,5
22,9
1,3
0
1,4
1,5
1,6
1,7
αТ
αПП
α1
α2
αЭК
αУХ
Vo
6,0032
6,0032
6,0032
6,0032
6,0032
6,0032
VRO2
1,2024
1,2024
1,2024
1,2024
1,2024
1,2024
VR2
6,5483
-
7,1486
7,7489
8,3493
8,9496
VH2O
0,3642
-
0,3739
0,3836
0,3932
0,4029
VГ
8,1149
-
8,7249
9,3349
9,9449 10,5549
rRO2
0,1482
-
0,1378
0,1288
0,1209
0,1139
rH2O
0,0449
-
0,0429
0,0411
0,0395
0,0382
t, °C
αТ
αПП
α1
α2
αЭК
αУХ
100
322,663
-
360,579 398,494 436,41 474,325
200
652,557
-
728,72 804,884 881,047 957,21
600
2058,24
-
2294,74 2531,25 2767,75 3004,26
1000
3591,09
-
4000,7 4410,32 4819,93 5229,54
1400
5209,31
-
5800,93 6392,54 6984,16 7575,78
1800
6877
-
7655,76 8434,52 9213,28 9992,04
Вид топлива:
Донецкий АСШ
QНР=4990 ккал/кг
8
Приложение 2.
Результат построения It – диаграммы
10000
9000
8000
7000
энтальпия
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
100
200
300
400
500
топка
600
700
1-й пучок
800
900
1000
2-й пучок
1100
1200
1300
экономайзер
1400
1500
1600
уход. газы
1700
1800
температура
9
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Методические указания к расчетам на ЭВМ
характеристик продуктов сгорания топлив ТГУ
с построением It – диаграммы
для студентов бакалавриата направления
08.03.01 «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Составители: к. т. н., проф. Курносов Александр Тимофеевич
к. т. н., доц. Китаев Дмитрий Николаевич
Подписано в печать 26.10.2015. Формат 60х84 1/16. Уч. — изд. л. 0,9. Усл. печ.
1,0 л. Бумага писчая. Тираж 150 экз. Заказ № __
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж ул. 20-летия Октября, 84
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
362 Кб
Теги
827, теплогенерирующие, установке
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа