8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
1/76
M ŠINSKI F KULTET TUZL
P RNI KOTLOVI II
Nihad Smajić Ocjena:
Profesor:
Dr. sc. Sead Delalić, red. prof
Asistent:
Midhat Osmić, v.as.
Tuzla, oktobar 2015.Tema grafičkog rada:
PRORAČUN PARNOG KOTLA Mašinski fakultet Tuzla | Katedra za termodinamiku | Parni kotlovi II
PROJEKTNI Z D T K
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
2/76
str. 2 / 76
1.
2.
SADRŽAJ PRILOZIP1. Postavka zadatka
P2. Shema kotlaP3. Skica kotla sa svim kotlovskim elementimaP4. Skica toka dimnih plinova i kotlovskog radnog medija
PROCENTUALNI SASTAV GORIVA
1.1 Karakteristike uglja1.2 Proračun količine vazduha potrebne za sagorijevanje 1.3 Proračun količine suhih i vlažnih produkata sagorijevanja
1.3.1 Proračun količine suhih produkata sagorijevanja1.3.2 Proračun količine vlažnih produkata sagorijevanja
1.4 Udio pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja1.5 Trougao sagorijevanja za dato gorivo – Osvaldov trougao1. 6 Proračun entalpija produkata sagorijevanja
IZBOR LOŽIŠTA
2.1 Kotlovski gubici2.2 Proračun gubitaka U7 za nominalni i maksimalni režim rada
2.2.1 Proračun gubitaka U7 za nominalni režim rada
2.3 Određivanje stepena izolovanosti2.3.1 Proračun stepena izolovanosti za nominalni režim
2.4 Određivanje indirektnog stepena korisnosti kotla 2.4.1 Određivanje indirektnog stepena za nominalni režim
2.5 Proračun potrebne količine goriva 2.5.1 Proračun potrebne količine goriva za nominalni režim
2.6 Gasifikaciona količina goriva 2.6.1 Proračun gasifikac. količine goriva za nominalni režim
2.7 Proračun toplote unesene u ložište i raspored prihvaćene
2.7.1 Količina toplote unesena u ložište 2.7.2 Količina toplote prihvaćena u ložištu
2.7.3 Količina toplote prihvaćena u zagrijaču vode 2.7.4 Količina toplote prihvaćena u isparivaču 2.7.5 Količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare 2.7.6 Količina toplote prihvaćena u međupregrijaču pare 2.7.7 Provjera 12.7.8 Količina toplote prihvaćena u zagrijaču zraka
2.8 Teoretska temperatura u ložištu 2.9 Količina toplote predata zračenjem 2.10 Temperatura predajnika toplote
2.10.1 Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 2 (PP2)
2.10.2 Temperatura na izlazu iz međupregrijača pare2.10.3 Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 1 (PP1)2.10.4 Temperatura na izlazu iz zagrijača vode
6
679
9
10121416
19
20
2122
23
242424
2425
2526
26
26
262627
28293030
323334
34353933
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
3/76
str. 3 / 76
3.4.5.
6.
7.
8.
2.10.5 Temperatura na izlazu iz zagrijača zraka 2 (ZZ2) 2.10.6 Temperatura na izlazu iz zagrijača zraka 1 (ZZ1)
TEMPERATURA PLINOVA NA KRAJU KOTLAPRORAČUN GLAVNIH DIMENZIJA LOŽIŠTA PRORAČUN OZRAČENE POVRŠINE
TEMPERATURA PARE NA ULAZU U KOTLOVSKE ELEMENTE6.1 Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare
6.1.1 Pregrijač pare 2 (PP2) 6.1.2 Pregrijač pare 1 (PP1)
6.2 Temperatura na ulazu u međupregrijač pare
PRORAČUN KOTLOVSKIH ELEMENATA
7.1 Proračun pregrijača pare 2 (PP2) 7.2 Proračun međupregrijača pare 7.3 Proračun pregrijača pare 1 (PP1) 7.4 Proračun zagrijača vode (ZV) 7.5 Proračun zagrijača zraka 2
7.5.1 Koeficijent konvekcije na strani produkata sagorijevanja7.5.2 Koeficijent konvekcije na strani zraka
7.6 Proračun zagrijača zraka 1 7.6.1 Koeficijent konvekcije na strani produkata sagorijevanja7.6.2 Koeficijent konvekcije na strani zraka
7.7 Proračun ventilatora
LITERATURA
3637
414244
4848484848
50
50555963
66
676870717274
76
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
4/76
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
5/76
str. 5 / 76
ZADATAK ZA SEMINARSKI RAD IZ PARNIH KOTLOVA II
Za zadato gorivo izračunati donju i gornju toplotnu moć pomoću VD obrasca, izraditi dijagramezapremine vazduha, suhih i vlažnih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva u zavisnosti odkoeficijenta viška zraka, dijagram procentualnog sastava CO2 i O2 u suhim i vlažnim produktimasagorijevanja te parcijalne pritiske u koordinatnom sistemu p, λ.
Nacrtati i – T dijagram za produkte sagorijevanja. Na istom dijagramu grafički prikazati entalpijupri teoretskim temperaturama sagorijevanja sa zagrijanim vazduhom u dijapazonu od 100 – 300[°C] i od 300 do 1500 [°C] za vrijednost λ = 1 – 2. Vrijednosti entalpije računati u intervalima od100 – 300 [°C] sa Δt = 100 [°C], a za drugi interval od 300 – 2000 [°C] Δt = 300 [°C]. Dato gorivo je 2.2.44 Zenica .
Na osnovu zadatog goriva izvršiti izbor ložišta i isto dimenzionisati, na osnovu usvojenihkarakteristika, odnosno za nominalni otpor kotla izračunati stvarne karakteristike odnosa založište za nominalno opterećenje kotla. Izračunati raspodjelu potrebne količine toplote pri
nominalnom opterećenju kotla, te na osnovu toga odrediti temperaturu i tok radnih medijapredajnika i prijemnika toplote. Izvršiti provjeru greške u toplotnom bilansu za nominalni režimrada kotla.
Na osnovu datog sklopnog crteža, izvršiti korekcije i kotao prilagoditi vlastitimdimenzijama.Polazne veličine zadatog kotla su:
Tabela 0. Polazne veličine za kotao
br. Parametar Vrijednost
1. Nominalna produkcija D1N 350 [kg/s]
2. Odobreni pritisak Po 160 [bar]3. Pritisak na izlazu iz međupregrijača pare Ps 44 [bar]4. Pritisak napojne vode Pa 170 [bar]
5. Temperatura pregrijane pare ts 510 [°C] 6. Temperatura napojne vode ta 260 [°C] 7. Temperatura gasova na kraju kotla tg 180 [°C] 8. Temperatura zagrijanog zraka tl 165 [°C]
Nacrtati Lenicov T – Q dijagram, dati skicu kotla i raspodjelu grejnih površina u približnoj razmjeri.Shema kotla treba da sadrži sve elemente kotla sa svim pripadajućim parametrima (pritisak,
temperatura, protok, površinu). Broj grijnih površina je:
Isparivač [1], Pregrijač pare [2], Međupregrijač pare [1], Zagrijač vode [1], Zagrijač zraka [2]
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
6/76
str. 6 / 76
1. PROCENTUALNI SASTAV GORIVA
Gorivo predstavlja materiju koja zajedno s kiseonikom burno reaguje, pri čemu se oslobađahemijski vezana energija. Ta energija se koristi za podizanje entalpije produkata sagorijevanja, tese dalje kao toplota prenosi na ogrjevne površine. Elementarnom analizom određujemo udjelepojedinih komponenti goriva.
Na strani 3.84 “Parni kotlovi” – Đurić, za gorivo 2.2.44 Zenica nalaze se procenutalni sastavigoriva:
C=43,45 % N=0,77 %
H=3,56 % S=2,88 % W=20,6% ...........................(1)
O=10,2 % A=18,56 %
1.1. KARAKTERISTIKE UGLJA
Zbog potrebe određivanja donje i gornje toplotne moći, potrebno je izraziti udjele pojedinihkomponenata u sastavu goriva:
0,206100
20,6
100
W w; 0,1856
100
18,56
100
Aa ; 0,0288
100
2,88
100
Ss
0,0077100
0,77
100
Nn ; 0,102
100
10,2
100
Oo ; 0,0356
100
3,56
100
hh ;0,4345
100
43,45
100
Cc
Mora biti zadovoljeno da je:1wasnohcdnosno....100%.....oWASNOHC …………………………(3)
Tabela 1. Sastav goriva
komponenta c h o n s w a
vrijednost 0,4345 0,0356 0,102 0,0077 0,0288 0,206 0,102
Toplotna moć je ona količina toplote koja se dobija pri potpunom sagorijevanju jednog kilograma
čvrstog ili tečnog goriva ili jednog mN3
gasovitog goriva. Donja toplota moć goriva se računa na osnovu prethodno usvojenog hemijskog sastava goriva ipredstavlja oslobođenu količinu toplotne energije pri potpunom sagorijevanju jedinice količinegoriva pod uslovima da se u produktima sagorijevanja voda nalazi u vidu pare. Izraz za računanjedonje toplote moći je (2):
kg
MJ1H0,2062,5010,5
8
0,1020,03561200,434534H
....(4)................................................................................w.........2,5s10,58
oh120c34H
dd
d
3024,70288,
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
7/76
str. 7 / 76
Gornja toplotna moć predstavlja oslobođenu količinu toplotne energije pri potpunom sagorijevanju jedinice količine goriva pod uslovom da se vlaga nalazi u tečnom stanju, i kao takvu je računamoprema idućem izrazu:
)5..(....................................................................................................3324,8
kg
MJ1w2,5HH
dg
Donja toplotna moć je manja od gornje toplotne moći za vrijednost isparavanja odnosnokondenzacije vlage. Razlika ove dvije toplotne moći predstavlja latentnu toplotu isparavanjakoja iznosi:
)6......(..............................................................................................................03,1
kg
MJHH dg
1.2. PRORAČUN KOLIČINE VAZDUHA POTREBNOG ZA SAGORIJEVANJE
Sagorijevanje je hemijska reakcija pri kojoj se vrši sjedinjavanje sagorljivih sastojaka goriva,
ugljenika, vodonika i sumpora sa kiseonikom iz vazduha. Gorivo se mora zagrijati do temperaturepaljenja, uz prisustvo vazduha, kada ono počinje samo od sebe da se pali. Plamen stranogtoplotnog izvora nije potreban. Pri sagorijevanju se razvija toplota, gasovi i vodena para. Akotemperatura ložišta opadne ispod temperature paljenja goriva, nastaje gašenje vatre i stvaranjegustog crnog dima. Ovo se može pojaviti i kada je gorivo suviše vlažno. Potpuno sagorijevanjemože nastati samo uz dovoljno prisustvo vazduha, odnosno kiseonika.
Brzina sagorijevanja goriva se povećava održavanjem više temperature u ložištu, ravnomjernijommješavinom goriva i vazduha, upotrebom sitnijeg i rastresitijeg goriva, kao i većim sadržajemvodonika u gorivu. Potpuno sagorijevanje se vrši u etapama, i to:
I etapa: gorivo se suši, vlaga isparava, što se događa na oko 100°C
II etapa: vrši se suha destilacija goriva, izdvajaju se ugljovodonici, što se dešava natemperaturama 100 – 400°C
III etapa: nastaje paljenje goriva i stvaranje ugljenmonoksida
IV etapa: gorivo potpuno sagorijeva, ugljenmonoksid prelazi u ugljendioksid, vodoniku vodenu paru, a sumpor u sumpordioksid
Najbrže sagorijevaju gasovita goriva, potom tečna i najsporije čvrsta goriva.Sagorijevanje seu praksi nikada ne može ostvariti uz teorijski potrebnu količinu kiseonika, odnosno vazduha,pa se usled toga količina vazduha koja se dovodi jedinici mase goriva za potpunosagorijevanje povećava. Faktor povećanja teorijske količine vazduha naziva se koeficijentviška vazduha i definiše se odnosom:
7..............................................................................................................................V
Vλ
Lmin
L
Faktori koji utiču na stvarnu vrijednost koeficijenta viška vazduha ( ) su mnogobrojni, ali se grubomogu podijeliti u dvije grupe:
Glavni ili primarni uticajni faktori;
Sporedni ili sekundarni faktori.
Ovakva podjela uticajnih faktora na glavne i sporedne ne znači da uticaj sporednih faktora nemože, u izvjesnim slučajevima, biti veći od uticaja glavnih faktora. Glavni ili primarni uticajni faktori
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
8/76
str. 8 / 76
predstavljaju goriva i sistem sagorijevanja sa tipom ložišta. Uticaj goriva na višak vazduhaispoljava se preko: vrste goriva; sortimana ili finoće mljevenja i faktora oblika čestice; procentaisparljivih dijelova; procenta i osobine pepela. Minimalna količina vazduha potreban zasagorijevanje 1 [kg] goriva (
min LV ) se računa:
)8.(............................................................o0,7s0,7h5,6c1,8670,211
VLmin
I ona za naše dato gorivo iznosi:
kg
m5V
0,1020,700,70,03565,60,43451,8670,21
1V
N3
Lmin
Lmin
24,
0288,
Daklemin L
V prestavlja minimalnu potrebnu količinu vazduha i to za (l=1).Stvarna količina vazduhapotrebna za sagorijevanje jednog kilograma goriva dobija se na osnovu jednačine (7).
)1.7..(........................................................................................................................VλV LminL
Vrijednosti stvarne količine vazduha potrebne za sagorijevan ja jednog kilograma goriva prikazanesu u tabeli 2., a sve dobiveno na osnovu jednačine (7.1), s tim što koeficijent viška zraka
mijenjamo u granicama od 1 do 2 sa korakom 0,05.
Tabela 2. Vrijednost stvarne količine vazduha potrebne za sagorijevanje
Koeficijent viškavazduha λ
Stvarna količina vazduha za sagorijevanje VL
[m3N/kg]
1 5,24
1,05 5,502
1,1 5,764
1,15 6,026
1,2 6,2881,25 6,55
1,3 6,812
1,35 7,074
1,4 7,336
1,45 7,598
1,5 7,86
1,55 8,112
1,6 8,384
1,65 8,646
1,7 8,908
1,75 9,171,8 9,432
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
9/76
str. 9 / 76
Tabela 2. Vrijednost stvarne količine vazduha potrebne za sagorijevanje (nastavak)
Koeficijent viškavazduha λ
Stvarna količina vazduha za sagorijevanje VL
[m3N/kg]
1,85 9,694
1,9 9,956
1,95 10,218
2 10,48
Ako se koeficijent viška vazduha odredi moguće je zaključiti u kojoj se mjeri stvarni processagorijevanja približava teorijskom procesu sagorijevanja. Razumije se da je težnja u eksplatacijikotlovskog postrojenja baš postizanje ovoga teorijskog sagorijeanja odnosno potpunogsagorijevanja uz minimalnu količinu vazduha jer je svako povećanje količine vazduha kojeučestvuje u sagorijevanju neizbježno vezano sa povećanjem izlaznog gubitka
7u tj. gubitka
toplote usljed nepotrebno velike entalpije izlaznih gasova.
1.3. PRORAČUN KOLIČINE SUHIH I VLAŽNIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA 1.3.1. PRORAČUN KOLIČINE SUHIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA
Minimalna teoretska količina suhih produkata sagorijevanja se računa po formuli:
kg
mV
N
s
3
min
24,5
)9........(....................................................................................................
4,9771
0,790,00770,80,02880,70,43451,867V
0,79Vn0,8s0,7c1,867V
VVVV
smin
LminSmin
NSOCOSmin 222
zraku u nalazi se koja azota kolicina-VLmin0,79: jeGdje
Stvarna zapremina suhih produkata sagorijevanja je:
11.....................................................................................................................1λVVVΔV10..........................................................................................................................................ΔVVV
LminLminLL
LSminS
Kako je f VL
,a S V zavisi od LV te samim tim je i f V S , te kako je već rečeno utekstu zadatka da koeficijent viška zraka mijenjamo u granici od 1 do 2, tako da će se rezultati
za S V
i LV
, koje dobivamo na osnovu jednačine (10) i (11) predstaviti u tabeli 3.
Tabela 3. Stvarna količi na suhih produkata sagorijevanja
λ λ–1 minimalna količina zraka
V Lmin [mN 3 /kg] ΔV L
količina suhih produkatasagorijevanja
V S [mN 3 /kg] 1 0 5,24 0 4,9771
1,05 0,05 5,24 0,262 5,239 1,1 0,1 5,24 0,524 5,501 1,15 0,15 5,24 0,786 5,763 1,2 0,2 5,24 1,048 6,025 1,25 0,25 5,24 1,31 6,287
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
10/76
str. 10 / 76
Tabela 3. Stvarna količi na suhih produkata sagorijevanja (nastavak)
λ λ–1 minimalna količina zraka
V Lmin [mN 3 /kg] ΔV L
količina suhih produkatasagorijevanja
V S [mN 3 /kg]
1,3 ¸0,3 5,24 1,572 6,549
1,35 0,35 5,24 1,834 6,811 1,4 0,4 5,24 2,096 7,073
1,45 0,45 5,24 2,358 7,335
1,5 0,5 5,24 2,62 7,597
1,55 0,55 5,24 2,882 7,859
1,6 0,6 5,24 3,144 8,121
1,65 0,65 5,24 3,406 8,383
1,7 0,7 5,24 3,668 8,645
1,75 0,75 5,24 3,93 8,907
1,8 0,8 5,24 4,192 9,169
1,85 0,85 5,24 4,454 9,431
1,9 0,9 5,24 4,716 9,693
1,95 0,95 5,24 4,978 9,955
2 1 5,24 5,24 10,21
1.3.2. PRORAČUN KOLIČINE VLAŽNIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA
Minimalna teoretska količina vlažnih produkata sagorijevanja se računa po formuli:
kg
m5,632v0,2061,2440,035611,2
N3
Rmin9771,4
)12.......(..................................................244,12,11
min
minminmin 2
R
S O H S R
V
whV V V V
Stvarna zapremina vlažnih produkata sagorijevanja se računa po formuli:
13..........................................................................................................ΔVVVLRminR
Kako je f V L ,a RV zavisi od LV te samim tim je i f V R , te kako je već rečeno utekstu zadatka da koeficijent viška zraka mijenjamo u granici od 1 do 2, tako da će se rezultatiza
RV , koje dobivamo na osnovu jednačine (13) predstaviti u tabeli 4.
Tabela 4. Stvarna količine vlažnih pr odukata sagorijevanja
λ λ–1 Stvarna zapremina vlažnih produkata sagorijevanja
V Rmin [mN 3 /kg] ΔV L
količina vlažnih produkatasagorijevanja
V R [mN 3 /kg]
1 0 5,632 0 5,632 1,05 0,05 5,632 0,262 5,894
1,1 0,1 5,632 0,524 6,156
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
11/76
str. 11 / 76
Tabela 4. Stvarna količine vlažnih produkata sagorijevanja (nastavak)
λ λ–1 minimalna količina vazduha
V Rmin [mN 3 /kg] ΔV L
količina vlažnih produkatasagorijevanja
V R [mN 3 /kg] 1,15 0,15 5,632 0,786 6,418
1,2 0,2 5,632 1,048 6,68 1,25 0,25 5,632 1,31 6,942 1,3 0,3 5,632 1,572 7,204 1,35 0,35 5,632 1,834 7,466 1,4 0,4 5,632 2,096 7,728 1,45 0,45 5,632 2,358 7,99 1,5 0,5 5,632 2,62 8,252 1,55 0,55 5,632 2,882 8,514 1,6 0,6 5,632 3,144 8,776
1,65 0,65 5,632 3,406 9,038 1,7 0,7 5,632 3,668 9,3 1,75 0,75 5,632 3,93 9,562 1,8 0,8 5,632 4,192 9,824 1,85 0,85 5,632 4,454 10,086 1,9 0,9 5,632 4,716 10,348 1,95 0,95 5,632 4,978 10,61
2 1 5,632 5,24 10,872
Na osnovu tabela 2, 3 i 4 se dijagramski mogu prikazati promjene količine suhih i vlažnihprodukata sagorijevanja, te količine vazduha u zavisnosti od koeficijenta viška vazduha, što je iprikazano na idućoj slici:
Slika 1. Dijagram zazapremine vazduha, suhih i vlažnih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva uzavisnosti od koeficijenta viška zraka
0
2
4
6
8
10
12
1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,95 2
K o l i č i n a z r a k a i p r o d u k a t a s a g o r i j e v a n j a
V
m 3 N
/ k g
λ
Vr
Vs
VL
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
12/76
str. 12 / 76
1.4. UDIO POJEDINIH KOMPONENTI U PRODUKTIMA SAGORIJEVANJA
Udio pojedinih suih komponenti u produkata sagorijevanja računamo:
..(14).........................100%......ΔVV
V1λ0,21100%
V1λV
V1λ0,21100%
V
VO
100%ΔVV
c1,867100%
V1λV
c1,867100%
V
VCO
LSmin
Lmin
LminSmin
Lmin
S
O
S2
LSminLminSminS
CO
s2
2
2
Udio pojedinih vlažnih komponenti u produkata sagorijevanja računamo:
)15.........(....................L
LRminLminRminR
OH
W2
LRmin
Lmin
LminRmin
Lmin
R
O
S2
LRminLminRminR
CO
W2
ΔVΔVV
1,244w11,2h100%
V1λV
1,244w11,2h100%
V
VOH
100%ΔVV
V1λ0,21100%
V1λV
V1λ0,21100%
V
VO
100%ΔVV
c1,867100%
V1λV
c1,867100%
V
VCO
2
2
2
Vrijednosti pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja računamo na sledeći način:
)16.........(............................................................
145,24,
kg
m0,02020,02880,70,7sV
kg
m450,790,00770,80,79V0,8nV
kg
m0,64820,2061,2440,03511,21,244w11,2hV
kg
m0,81120,43451,8671,867cV
3
N
SO
3
N
LminN
3
N
OH
3
N
CO
2
2
2
2
Dok vrijednost2
OV računamo po formuli: LminO V1λ0,21V 2
Vrijednost VO2 je u funkciji od koeficijenta viška zraka. Rezultati su prikazani u tabeli:
Tabela 5. Vrijednost količine kiseonika u zavisnosti od lambda
λ–1
minimalna količina zraka
V Lmin [mN 3
/kg]
količina kisika
V O2 [mN 3
/kg] 0 5,24 0
0,05 5,24 0,055
0,1 5,24 0,11004
0,15 5,24 0,165
0,2 5,24 0,22 0,25 5,24 0,2751
0,3 5,24 0,33012
0,35 5,24 0,38514
0,4 5,24 0,4401
0,45 5,24 0,4951
0,5 5,24 0,5502
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
13/76
str. 13 / 76
Tabela 5. Vrijednost količine kiseonika u zavisnosti od lambda (nastavak)
λ–1 minimalna količina zraka
V Lmin [mN 3 /kg] količina kisika
V O2 [mN 3 /kg] 0,55 5,24 0,6052
0,6 5,24 0,6602
0,65 5,24 0,7152
0,7 5,24 0,7702
0,75 5,24 0,8253
0,8 5,24 0,8803
0,85 5,24 0,9353 0,9 5,24 0,9903
0,95 5,24 1,0453
1 5,24 1,1004
Tabela 6. Procentualni sastav produkata sagorijevanja u zavisnosti od lambde
λ (CO 2 )s [%] (CO 2 )w [%] (H 2 O)w [%] (O 2 )s [%] (O 2 )w [%]
1 16,28 14,47 11,51 0 0 1,05 15,47 13,83 11 1,05 0,93 1,1 14,73 13,24 10,53 2 1,79
1,15 14,06 12,70 10,1 2,86 2,57 1,2 13,45 12,20 9,7 3,65 3,29
1,25 12,89 11,74 9,34 4,38 3,96 1,3 12,37 11,31 9 5,04 4,58
1,35 11,9 10,92 8,68 5,65 5,16 1,4 11,46 10,55 8,39 6,22 5,7
1,45 11,05 10,20 8,11 6,75 6,2
1,5 10,67 9,88 7,86 7,24 6,67 1,55 10,31 9,57 7,61 7,7 7,11 1,6 9,98 9,29 7,39 8,13 7,52
1,65 9,67 9,02 7,17 8,53 7,91 1,7 9,37 8,76 6,97 8,91 8,28
1,75 9,1 8,52 6,78 9,27 8,63 1,8 8,84 8,30 6,6 9,6 8,96
1,85 8,59 8,08 6,43 9,92 9,27 1,9 8,36 7,88 6,26 10,22 8,57
1,95 8,14 7,68 6,11 10,5 9,85 2 7,93 7,50 5,96 10,77 10,12
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
14/76
str. 14 / 76
Slika 2. Dijagram procentualnog sastava CO2 , O2 i H 2 O u suhim i vlažnim produktimasaagorijevanja u zavisnosti od koeficijenta viška zraka
1.5. TROUGAO SAGORIJEVANJA ZA DATO GORIVO – OSVALDOVTROUGAO
Koeficijent viška vazduha može se odrediti iz Ostwaldovog trougla sagorijevanja, a Ostwaldovtrougao može poslužiti i za određivanje sadržaja (CO) u produktima sagorijevanja. Ostwaldovtrougao se bazira na linearnoj vezi koeficijenta viška vazduha sa udjelom
2CO i
2O u
produktima sagorijevanja. Polazeći od maksimalnog sadržaja ugljendioksida u produktimasagorijevanja koji se dobiva kao odnos količine
2CO i minimalne količine suhih produkata
sagorijevanja pri potpunom sagorijevanju ugljika iz goriva dobiva se:
16.1.................................................................0,79Vn0,8s0,7c1,867
c1,867
V
VCO
LminRSmin
CO
2max
2
Ako se sva količina vazduha potrebna za potpuno sagorijevanje utroši na nepotpunosagorijevanje goriva, tako da sav ugljik sagori u (CO), dobivaju se produkti sagorijevanja u kojima je sadržaj (CO) maksimalan, a dodatno u produktima sagorijevanja javlja se kiseonik koji nijeutrošen za sagorijevanje, jer je za nepotpuno sagorijevanje potrebno manje kiseonika nego sapotpuno. Tada je sadržaj ugljenmonoksida:
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
P r o c e n a t [ % ]
Koef. viška vazduha λ
(CO2)s [%]
(CO2)w [%]
(H2O)w [%]
(O2)s [%]
(O2)w [%]
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
15/76
str. 15 / 76
1.17.............................................................................................................c0,9335V
c1,867CO
17..................................................c0,93350,79Vn0,8s0,7c1,867
c1,867
V
VCO
RSmin
max
Lmin
'
RS
CO
max
Pri tome se u produktima sagorijevanja javlja sadržaj kiseonika:
18.................................................................................................................2
CO
V
c0,9335O
max
'
RS
'
2
U slučaju da je koeficijent viška vazduha beskonačan, udio kiseonika u produktima izgaranja biće(0,21), isti kao i u zraku 21,0max2 O .
Minimalna količina vazduha potrebna za sagorijevanje jedinice količine goriva, koju smo gore većizračunali je:
kg
mV
o0,7s0,7h5,6c1,8670,21
1V
3
N
Lmin
Lmin
24,5
Količina suhih produkata sagorijevanja, kada bez viška vazduha sav ugljik sagori 2
CO :
Maksimalni udio ugljendioksida max2CO dobiva se dijeljenjem količine 2CO i količine suhihprodukata sagorijevanja
min RS V :
)19......(..............................%.........298,16
4,9771
0,43451,867100
V
c1,867100
V
V100CO
RSminRSmin
CO
2max
2
Količina suhih produkata sagorijevanja ako se vazduh potreban za potpuno sagorijevanjeugljika iskoristi za nepotpuno sagorijevanje ugljika u (CO):
)20..(.................................................. 3827,54345,09335,09771,49335,03
min
'
kg
mcV V N RS RS
Maksimalni sadržaj ugljenmonoksida (CO) u ovim produktima sagorijevanja iznosi:
% 15,07100%5,3827
0,43451,867100%
V
c1,867100%
V
VCO
'
RS
'
RS
CO
max
Pri tome ostaje neutrošenog kiseonika:
% 7,5352
15,07%
2
COO
max'
2
kg
mV
0,79Vn0,8s0,7c1,867V
3
N
RSmin
LminRSmin
9771,4
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
16/76
str. 16 / 76
[ % ] C O 2
[%] O2
Na sljedećoj slici je pretstavljen Ostwaldov trougao sagorijevanja.
Slika 3. Trougao sagorijevanja za dato gorivo
1.6. PRORAČUN ENTALPIJA PRODUKATA SAGORIJEVANJA
Entalpije produkata sagorijevanja računamo kao:
tLLmin
t
ii
t
LLmin
t
NN
t
OHOH
t
SOSO
t
COCO
tLLminΔλ
tii
tNN
tOHOH
tSOSO
tCOCOt
Δλt
iV1λiViV1λiViViViVI
iV1λI ;kgkJ iViViViViVI
III
22222222
22222222
Gdje je:min L
V - minimalna potrebna količina vazduha za sagorijevanje jednog kilogramagoriva
t Li - entalpija suhog vazduha [tabela.3.31. strana 3.207 Parni kotlovi Đurić]
t N
t
O H
t
SO
t
CO iii
2222;;; - entalpija pojedinih komponenti produkata sagorijevanja [ista tabela] .
Entalpije produkata sagorijevanja su date u tabeli 7, a prestavljene su i na I-t dijagramu naslici 4.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
1,1
1,2
1,3
1,5
1,7
l
CO
O' 2
a n a
a
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
17/76
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
18/76
str. 18 / 76
Slika 4. I - t dijagram produkata sagorijevanja
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0 500 1000 1500 2000 2500
E n t a l p i j a [ k J / k g ]
Temperatura [°C]
1
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
1,4
1,45
1,5
1,55
1,6
1,65
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
2
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
19/76
str. 19 / 76
2. IZBOR LOŽIŠTA
Na osnovu donje toplotne moći (Hd=17,3024 [MJ/kg]), dobijene preko VD obrasca za elementarnisastav izabranog goriva iz udžbenika “Parni kotlovi” – Đurić, [strana 4.176, tabela 4.21] , usvajamoložište klasifikacione oznake 1.2.1.1.4 (W plamen). Po preporuci, uzimamo jedan dio tabele iz “Parni kotlovi” – Đurić [tabela 3.13, strana 3.56] za klasični
ozid. Tabela 8 : Klasični ozid
Klasični ozid
Višak vazduha Priraštaj Δλ
ulaz u ložište kraj ložišta pregrijač pare zagrijač vode zagrijač zraka
12 13 14 15 16
1,22 – 1,23 1,24 – 1,27 0,02 – 0,05 0,02 -0,05 0,05
Priraštaj viška vazduha: a) PP2 Δλ=0 - 0,05 b) MPP Δλ=0,02 - 0,05 c) PP1 Δλ=0 - 0,05 d) ZV Δλ=0,02 - 0,05 e) ZZ2 Δλ=0,05 f) ZZ1 Δλ=0,05
Tabela 9. Priraštaj koeficijenta viška zraka za nominalni i maksimalni režim rada
Ogrijevna
Površina
Nominalni Režim rada
ul
iz
Isparivač 1,22
0,021,24
PP2
1,24
01,24
MP
1,24
0,021,26
PP1
1,26
01,26
ZV
1,26
0,031,29
ZZ2
1,29
0,051,34
ZZ1
1,34
0,051,39
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
20/76
str. 20 / 76
2.1. KOTLOVSKI GUBICI
Kotlovske gubitke usvajamo iz udžbenika “Parni kotlovi” – Đurić [tabela 4.21 na strani 4.176] , naosnovu odabranog kotla i za datu toplotnu moć goriva:
Tabela 10. Vrijednosti kotlovskih gubitaka
Redni broj Gubitak [%] Nominalni režim Maksimalni režim
1 1U - -
2 2U 0,2 0,5
3 3U 2 3,5
4 g 97,8 96
5 4U 0,1 0,3
6 5U 0,05 0,15
7 6U - -
8 F 97,65 95,65
9 7U 10 12
10 8U 0,5 0,1
11 Z 99,5 99
12 K 87,15 82,65
1U - Gubitak usljed propadanja goriva kroz rešetku, ovaj gubitak nastaje usljed propadanjasitnijih čestica goriva kroz rešetku u pepeljaru. Prema tome on se pojavljuje samo kod ložišta sasagorijevanjem u sloju i kod ložišta sa kombinovanim sagorijevanjem. Kod kombinovanogsagorijevanja on je manji jer na jsitnije čestice, koje su podložene na prvom mjestu propadanju,sagore u letu. Količina goriva koja je propala kroz rešetku ne može se smatrati za gorivo koje nijeuopšte učestovalo u procesu sagorijevanja, jer se izvijesan dijo isparljivih dijelova ( sagorljive inesagorljive materije) gasificira i u gasovitom stanju iskorištava u kotlu. S druge strane gorivokoje je propalo kroz rešetku u većini slučajeva baš zbog ovog isparavanja predstavlja koksniostatak veće toplotne moći nego gorivo koje je sirovo unijeto u ložište.
2U - Gubitak usljed nesagorjelog goriva u šljci i pepelu, ovaj gubitak prestavlja količinu toploteizgubljenu usljed nesagorjelog goriva koje odlazi iz ložišta sa pepelom i šljakom. On se pojavljuje
pri sagorijevanju u sloju kao značajniji gubitak, dok kod sagorijevanja u vidu ugljenog prahanjegova vrijednost je znatno niža i često se može sasvim zanemariti.
3U - Gubitak usljed letećeg koksa, ovaj gubitak nastaje usljed nesagorijevanja sagorljive čvrste
materije u letećim dijelovima. Ovo je posljedica nedovoljnog vremena zadržavanja letećih česticau ložišnom prostoru.
4U - Gubitak usl jed hemijske nepotpuno st i sagori jevanja, ovaj gubitak se najčešće svodi napojavu (CO) , koji kao produkt nepotpunog sagorijevanja izlazi iz kotla. Za razliku od prethodnoggubitka, on je manje vezan za sistem sagorijevanja i može se u manjoj ili većoj mjeri, pojaviti kod
svih tipova ložišta. Prilikom proračuna kotla gubitak 4U određuje se slobodnom procjenom, a priispitivanju kotla analizom gasova, kojom se ustanovljav prisustvo svih produkata nepotpunogsagorijevanja.
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
21/76
str. 21 / 76
5U -Gubitak usl jed čađi, ovaj gubitak nastaje zato što se na hladne grejne površine taloži u vidu
čađi ugljenik iz hemijskih jedinjenja kooja se javljaju u produktima sagorijevanja. Prema tome, iovaj gubitak spaa u sklop gubitaka „usljed nesagorjelog“. On se pojavljuje češće kod kotlovaniskih pritisaka jer su usljed niže temperature ključanja i temperature metala niže. Isto tako on se javlja i kod zagrijanih spusnih cijevi, naročito ako su one u oblasti visokih temperatura dimnihgasova.
6U - Gubitak usl jed fizičke toplote šljake, on prestavlja gubitak toplote koji nastaje priodvođenju šljake iz ložišta. Ovaj gubitak osjetan i mora se uzeti u obzir, kod sistema tečnogodvođenja šljake, gdje se usljed visokih temperatura potrebnih za otapanje i odvođenje šljakegubi znatna količina toplote. Kod sistema loženja gdje se šljaka odvodi u čvrstom stanju , upitanjusu niže temperature šljake na izlazu iz ložišta, te i manji toplotni sadržaj ( a obično i manjeapsolutne količine pepela u gorivu), tako da je ovaj gubitak neznatan i obično se ne uzima u obzir. Gubitak
7U i
8U bit će objašnjeni u nastavku zadatka.
2.2. PRORAČUN GUBITAKA U7 ZA NOMINALNI I MAKSIMALNI REŽIM RADA
Gubitak7
U je gubitak u izlaznim gasovima i on je po veličini najznačajniji kotlovski gubitak. To je
gubitak nastao usljed fizičke toplote izlaznih gasova. On je neizbježan i pojavljuje se kod svakogkotlovskog postrojenja. Gubitak u izlaznim gasovima može se izračunati pomoću raznih teorijskihili empirijskih obrazaca. Među ovim obrascima najčešće se primjenjuje sledeći:
21 ........................ % H
ttCVU
d
lgpmRW
g7
Gdje je:
K C pm 3
m
kJ - Srednja specifična toplota gasova na izlazu
Ovaj obrazac se primjenjuje ukoliko se ne raspolaže sa I-t dijagramom već je poznat elementarnisastav goriva i temperatura izlaznih gasova, a specifična toplota se dobija iz tablica.
22 ........................ % H
IIU
d
lg
g7
Najtačniji rezultat nam daje sledeći obrazac, s tim što je uzeta u obzir fizička toplota goriva kojase unosi u proces i fizička toplota vlage u vazduhu koji služi za sagorijevanje.
23 ........................ % H
IiIIU
d
OHGlg
g72
Gdje je:
kg
kJ iG - Toplotni sadržaj goriva na temperaturi na kojoj ono ulazi u ložište
O H I 2
kg
kJ - Toplotni sadržaj vlage u vazduhu koji se unosi u proces sagorijevanja.
Obrazac (23) daje dosta tačne rezultate, s obzirom na to da je za njegovo korištenje potrebnopretpostaviti samo jednu vrijednost g I . Vrijednost g I prestavlja ustvari toplotu koju nose sasobom izlazni gasovi, dok su članovi O H Gl I i I 2;; su količine toplote koje se unose u proces i
usled toga se odbijaju od toplote koja je iznijeta. Vrijednost g I se dobija iz I-t dijagrama i to zatemperaturu i višak vazduha na izlazu. l I se izračunava pomoću specifične toplote vazduha,njegove temperature i viška vazduha na kraju kotla. Gi se izračunava pomoću specifične toplote
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
22/76
str. 22 / 76
goriva i temperature sa kojom ono ulazi u ložište., a O H I 2
se dobija pomoću relativne vlažnosti
vazduha potrebnog za sagorijevanje.Obrazac (23)se koristi ne samo pri proračunu, već i prilikomispitivanja kotla, i to u ovom slučaju sa više sigurnosti, jer se temperatura
g t i drugi promjenljivi
članovi dobijaju mjerenjem. Pored navedenih obrazaca mogu se koristiti i brojni drugi koji sebaziraju na Orsatovoj analizi.
2.2.1. PRORAČUN GUBITAKA U7 ZA NOMINALNI REŽIM RADA
Koristeći jednačinu (2.2) možemo odrediti koliki je gubitak u izlaznim gasovima N U 7
za nominalni
režim rada:
* ........................ % H
IIU
d
N
L
N
1gN
g
N
7
Za koeficijent viška zraka očitan iz tabele [tabela 9, strana 22 ovoga grafičkog] za nominalni režim
39,1 N
iz i C t O g 180 (dat podatak u zadatku), te na osnovu tabele [tabela 7, strana 16 ovogagrafičkog] višestrukom interpolacijom dobijamo entalpiju izlaznih gasova N g I 1 na kraju kotla prinominalnom režimu rada.
= 100℃ = 1,35 => = 1018,56 [ ] = 100℃ = 1,4 => = 1052,63 [
]
= 100℃ = 1,39 => = 1018,56 1,39 1,35 ∙ 1052,63 1018,561,4 1,35 = 1045,81 [ ]
= 200℃ = 1,35 => = 2059,03 [ ] = 200℃ = 1,4 => = 2127,53 []
= 200℃
= 1,39 => = 2059,03 1,39 1,35 ∙ 2127,53 2059,03
1,4 1,35 = 2113,83 []
= 180℃ = 1,39 => = 1045,81 180 100 ∙ 2113,83 1045,81200 100 = 1900,226 []
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
23/76
str. 23 / 76
Nakon što smo izračunali entalpiju izlaznih gasova , sledeće što je nepoznato u jednačini (*) jesteentalpija vazduha za nominalni režim rada. Vrijednost ove entalpije određujemo na sledeći način:
kg
kJ
m
kJ
kg
miV
M
M ii
C
V V iV I
N L L
n
n L L
L L L L
N
L
67,168I
96,2524,124,5I:vazduhaentalpija jePa
vazduhamasaamolekularnrelativna -
m
kJ 96,25
45,22
95,2810,20
41,22
'
kg
kJ 20,10i' ;
m
kJ 25,96ientalpijuodreditiĐurić
kotloviParni3.207stranina3.31eleosnovu tabnamožemo20ti
ložišta.kraj-8 tabela- 21,1
;
N
L
3
3
minmin
N
L
3
L3L
O
min
minmin
temperatur nazrakZa
kg
kJ H d 4,17302 - [ zračunato u prvom dijelu zadatka] .
%8,97 N g - [tabela 10 ovog grafičkog ,očitano za nominalni režim ]
Pošto nam je sada sve poznato možemo se vratiti u jednačinu (*) i izračunati vrijednost gubitka u
izlaznim gasovima, pa je:
%9,7874,17302
67,168226,1900
%8,977
kg
kJ
kg
kJ
kg
kJ
U N
2.3. ODREĐIVANJE STEPENA IZOLOVANOSTI
Stepen izolovanosti parnog kotla Z se određuje na osnovu sledećeg obrasca:
24 ........................ % 100100
U1 8Z
Gdje je:8
U - Gubitak usljed spoljnjeg hlađenja, on prestavlja toplotu izgubljenu usljed toga što
kotao odaje izvjesnu količinu toplote sredini u kojoj se nalazi. Ovo odavanje toplote neminovno jeusljed temperaturskih razlika između spoljnih kotlovskih površina i vazduha koji okružuje isti. Ovajgubitak je neminovan kod svakog kotla. Tačno izračunavanje veličine ovog gubitka vrši sepomoću teorijskih obrazaca i vezano je za poznavanje niza promjenljivih veličina, tako da
prestavlja dosta složen i obiman postupak. Usl jed toga se u praksi pribjegava primjeni empirijskihobrazaca ili raznih dijagrama, koji daju orjentaionu vrijednost za veličinu ovog gubitka. Veličinaovoga gubitka zavise od mnogih faktora At f U ;;8 , koji se uglavnom mogu svesti na veličinu
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
24/76
str. 24 / 76
spoljnih površina kotla, na temperatursku razliku između spoljne površine kotla i sredine u kojojse isti nalazi, i na koeficijent prijelaza toplote. Svaki od ovih osnovnih faktora zavisi sa svoje straneod niza drugih.
2.3.1. PRORAČUN STEPENA IZOLOVANOSTI ZA NOMINALNI REŽIM RADA
Dakle, stepen izolovanosti za nominalni režim možemo izračunati na osnovu obrasca (2.4), pa ćebiti:
* ........................ % 100100
U1
N
8N
Z
% 0,58
N U - [tabela 10 ovog grafičkog , očitano za nominalni režim ]
% 3,99
100100
7,01 *
N
Z
N
Z
2.4. ODREĐIVANJE INDIREKTNOG STEPENA KORISNOSTI KOTLA
Indirektni stepen korisnosti kotla se određuje na osnovu obrasca:
25 ........ % 100
UUUUUUUU1100
100
U
187654321
8
1i
i
K
Gdje su: 87654321 ;;;;;;; U U U U U U U U - Gubici, koje uzimamo iz tabele [tabela 10, strana 23 ovog
grafičkog rada] i objašnjeni su u prethodnom dijelu zadatka.
2.4.1. PRORAČUN INDIREKTNOG STEPENA KORISNOSTI KOTLA ZA NOMINALNIREŽIM RADA
Iz jednačine (25), nakon uvrštavanja vrijednosti gubitaka 87654321 ;;;;;;; U U U U U U U U za
nominalni režim, dobija se da je indirektni stepen korisnosti kotla jednak: % 87,15 N
K
2.5. PRORAČUN POTREBNE KOLIČINE GORIVA
Potrebnu količinu goriva računamo na sledeći način:
26 ........................
H
iiDiiDB
dK
ul.MPiz.MPMPaS1
Gdje je :
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
25/76
str. 25 / 76
ai - entalpija napojene vode, koju određujemo za pritisak bar pa 170 i C t Oa 260 iz
termodinamskih tablica višestrukom interpolacijom i ona iznosi
kg
kJ ia 8,1133 .
si - entalpija na izlazu iz pregrijača pare ˙(PP), koju određujemo za pritisak bar pO 160 i
C510t O
s iz termodinamskih tablica, višestrukom interpolacijom i ona iznosi
kg
kJ i s 7,3326 .
ul MP i
. - entalpija na ulazu u međupregrijač pare (MPP), koju određujemo za pritisak bar 44pS i
C t O
a 260 iz termodinamskih tablica, interpolacijom, i ona iznosi
kg
kJ 2814,6.ul MP i
iz MP i
. - entalpija na izlazu iz (MPP), koju određujemo za pritisak bar 44pS i C t
O
s 505 iz
termodinamskih tablica, interpolacijom i ona iznosi
kg
kJ 8,4523.iz MP i
K - Indirektni stepen korisnosti kotla [tabela 10 ovog grafičkog ]
d H - Donja toplotna moć goriva [ izračunato u prvom dijelu zadatka ]
2.5.1. PRORAČUN POTREBNE KOLIČINE GORIVA ZA NOMINALNI REŽIM RADA
Na osnovu izraza (26), te na osnovu poznatih vrijednosti entalpija, koje smo odredili interpolacijomiz termodinamskih tablica, možemo odrediti potrebnu količinu goriva za nominalni režim radakotla, i ona iznosi:
d
N
K
ul MP iz MP
N
MP aS N
N
H
ii Dii D B
..1
s
kg D N 3501 ;
s
kg D N MP 350 ; %15,87
N
K
kg
kJ
kg
kJ
kg
kJ
s
kg
kg
kJ
kg
kJ
s
kg
B N
4,173028715,0
2814,68,34523508,11337,3326350
s
kg7127,65
N B
2.6. GASIFIKACIONA KOLIČINA GORIVA
Gasifikaciona količina goriva se računa na sledeći način: 27 ........................ BB gNg
BN – Potrebna količina goriva [izračunato u predhodnoj stavci 2.5 .1]
g - Stepen gasifikacije [tabela 10 ovog grafičkog rada]
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
26/76
str. 26 / 76
2.6.1. PRORAČUN GASIFIKACIONE KOLIČINE GORIVA ZA NOMINALNI REŽIM RADA
Na osnovu jednačine (27), te poznatih vrijednosti
s
kg7127,65 N B i 978,0
N
g , možemo
odrediti gasifikacionu količinu goriva za nominalni režim rada, pa će biti:
skg 267,64 N g B
2.7. PRORAČUN TOPLOTE UNESENE U LOŽIŠTE I RASPORED PRIHVAĆENETOPLOTE
2.7.1. KOLIČINA TOPLOTE UNESENA U LOŽIŠTE
Količina toplote unesena u ložište se računa na sledeći način: 28 ........................ HBQ d
B – Potrebna količina goriva [izračunato u predhodnoj stavci 2.5 .1] d
H - Donja toplotna moć goriva [izračunato u prvom dijelu zadatka ovog grafičkog rada]
4,17302712,65 Q = 1 136 975,3 [kW]
2.7.2. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U LOŽIŠTU
Količina toplote prihvaćena u ložištu se računa na sledeći način: 29 ........................ QQ
K1
Q – količina toplote unesena u ložište [izračunato u predhodnoj stavci 2.7.1]
K - indirektni stepen korisnosti kotla [tabela 10 ovog grafičkog rada]
kW 98,908739 8715,03,1136975 11 QQ
2.7.3. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U ZAGRIJAČU VODE – EKONOMAJZERU
Zagrijač vode ( ekonomajzer) je naknadna konvektivna kotlovska ogrijevna površina sa zadatkomda povisi temperaturu vode na ulazu u isparivač nešto ispod ili sve do temperature isparavanjena pritisku kotla. Drugi zadatak zagrijača vode je da što je više moguće snizi temperaturuprodukata sagorijevanja na izlazu iz kotla, ako je zagrijač vode posljednja ogrijevna površina ukotlu. Za kotlove viših pritisaka zagrijač vode je neophodan element za snižavanje temperatureprodukata sagorijevanja na izlazu iz kotla, jer je temperatura zasićenja za takve kotlove nerijetkodo 270 C O , što bi uz neophodnu temperaturnu razliku, dovelo do temperature produkatasagorijevanja na izlazu iz kotla sve do 350 C
O . Za kotlove nižeg pritiska, kod kojih je temperature
isparavanja niža od 180 C O , zagrijač vode nije neophodan. Količina toplote prihvaćena uekonomajzeru se računa na sledeći način:
(30) ........................ iiDQ ae1e
ei - Entalpija na izlazu iz ekonomajzera, dobivena iz termodinamskih tablica za bar Po 160 i 1510 K p z k t t . Dakle za bar po 160 idemo u termodinamske tablice (zasićeno područje), te
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
27/76
str. 27 / 76
očitamo vrijednost temperature zasićenja, i ona iznosi C t O p z K 32,347 , te zatim ovu temperaturuumanjimo za 5 do 15 C
O , jer nemožemo transportovati dvofaznu smjesu (voda+para), tačnijene postoji pumpa koja može da transportuje dvofaznu smjesu. Sada možemo izračunati
C t O
k 340 (umanjeno za 7,32), te na osnovu poznatog pritiska
op i temperature
k t , idemo u
termodinamske tablice, odakle dobijamo vrijednost entalpije ei
, i ona iznosi
kg
kJ
1586,3ei .
ai - entalpija napojene vode, koja je već određena [stavka 2.5 ovog grafičkog rada] i ona iznosi:
kg
kJ ia 8,1133 .
* ....................... 1 ae N
N
e ii DQ
s
kg D N 3501
kg
kJ1133,8-
kg
kJ3,5861350
s
kg Q N e
kW158385 N eQ
2.7.4. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U ISPARIVAČU
Isparivač (ili parni kotao u užem smislu) je element kotla u kojem dolazi do isparavanja vode i naizlazu se dobiva suhozasićena ili vlažna para. Ozračeni isparivač obično obuhvata ložište iproračunom ložišta on je potpuno određen kao element pomoću kojeg se obavlja hlađenje ložišta.
Konvektivni isparivač je element u kojem se izmjena toplote obavlja uglavnom konvekcijom, ali izračenje zbog visokih temperatura ima priličan uticaj. U zavisnosti od vrste kotla i konvektivni dioisparivača je različit, a postoje i izvedbe kotlova bez konvektivnih isparivača. Pritisak pare u isparivaču imaće konstantnu vrijednost samo u slučaju da je produkcija pare uisparivaču jednaka količini pare što izlazi iz isparivača. Kotlovski bubanj ima zadataka separatorapare koji odvaja suhozasićenu vodenu paru od vodenih kapljica. Pri nižim pritiscima separacijasvakog bubnja je efikasnija zbog veće razlike u gustoći pare i tečnosti, a pri višim pritiscimaovakvo odvajanje nije dovoljno efikasno.
Količina toplote prihvaćena u isparivaču se računa na sledeći način:
30.1 ........................ iiDQ ex1i
xi - entalpija na izlazu iz isparivača, koju određujemo na sledeći način:
30.1.1 ........................ 'i''ix'iix
Za bar p 1600 iz termodinamskih tablica (zasićeno područje) dobijamo vrijednost entalpija 'i
i ''i interpolacijom, te one iznose:
kg
kJ i 1650'
kg
kJ i 2582'' .
9,0............8,0 x usvajamo 9,0 x , te slijedi iz jednačine (30.1.1):
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
28/76
str. 28 / 76
kg
kJ
kg
kJ
kg
kJ i x 1650258285,01650
kg
kJ 2442,2
xi
kgkJ1586,3
ei - entalpija na izlazu iz ekonomajzera, izračunata u predhodnoj [stavka 2.7.3, strana
28 ovog grafičkog rada]
e x N N
i ii DQ 1
s
kg D N 3501
kg
kJ1586,3
kg
kJ2442,2350
s
kg Q
N
i
kW 299565 N iQ
2.7.5. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U PREGRIJAČU PARE
U pregrijačima isparena voda iz isparivača pregrijava se do temperature pregrijanja S
t . Taj
proces se obavlja pri konstantnom pritisku uz gubitke strujanja koji nisu veliki. Kako je poznatopri porastu temperature gustoća pare opada zbog čega brzina pare u pregrijaču raste od ulazaka izlazu pare. Pregrijači se prema dominantnom vidu izmjene toplote mogu podijeliti na:
a) Konvektivneb) Poluzračne c) Ozračene.
Zavisno od njihovog karaktera imaju različitu konstrukciju. Kod konvektivnih pregrijača cijevi sumalog prečnika, gusto raspoređene u dimnom kanalu, dok se ozračeni pregrijači sastoje od cijevivećeg prečnika i time između njih je veći međuprostor. Temperature pregrijanja su za feritne cijevido 540 C
O , dok su za austenitne cijevi više, i kreću se i do 650 C O . Količina toplote prihvaćenau pregrijaču pare može se izračunati na sledeći način:
30.2 ........................ iiDQxS1S
si - entalpija na izlazu iz pregrijača pare ˙(PP), koju smo odredili u stavci 2.5 za pritisak
bar pS 160 i C510t O
s iz termodinamskih tablica, višestrukom interpolacijom i ona iznosi
kg
kJ i s 7,3326 .
xi - entalpija na ulazu u pregrijač pare, koju smo odredili u predhodnoj stavci 2.7.4 i ona iznosi
kg
kJ
2442,2 xi .
Na osnovu jednačine (2.12), te s obzirom na to da su poznate entalpije na ulazu i izlazu izpregrijača pare, možemo izračunati količinu toplote prihvaćenu u istom, za nominalni režim rada.
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
29/76
str. 29 / 76
kg
kJ
kg
kJ
s
kg ii DQ xS N
N
S 2,24427,33263501
kW 095753 N S Q
S obzirom na činjenicu da imamo dva pregrijača pare (uslov zadatka), dobivenu količinu toplote
za nominalni režim dijelimo sa dva, te dobivamo da je količina toplote predata u pregrijaču pare1 i 2:
221
N
S N
S
N
S
QQQ
kW QQ N S N
S 5,15478721
Dakle fluid (suha para) koja je došla iz isparivača u kotlovski doboš, iz istog ide u pregrijač pare jedan (PP1), koji se nalazi iza međupregrijača pare, a zatim kako je to prestavljeno na slici ispod(slika.5.), sada već djelimično pregrijana para ide u pregrijač pare dva (PP2). Ovo radimo izrazloga tog, ako bi suha para iz kotlovskog doboša prvo išla u pregrijač pare dva, došlo bi do
ošteećenja cijevi pregrijača usljed velike temperaturne razlike između kotlovskog radnog medija,i produkata sagorijevanja (dimnih plinova).
Slika 5. D jelimični prikaz kruženja radnog medija (pare) u kotlu
2.7.6. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U MEĐUPREGRIJAČU PARE
Međupregrijači služe za naknadno pregrijavanje pare, i to na nižem pritisku od kotlovskog.Konstruktivno imaju slične karakteristike kao i pregrijači, te se shodno time i slično izrađuju.Potrebno je napomenuti i međudjelovanje pregrijača i međupregrijača u regulaciji temperature
pregrijane i naknadno pregrijane pare. U tzv. “bifluks” pregrijačima, pregrijana i međupregrijanapara međusobno se zagrijavaju i hlade, čime promjena opterećenja ili jednog ili drugog ima manjiefekat na temperaturu i pregrijane i međupregrijane pare.
Količina toplote prihvaćena u međupregrijaču se može izračunati na idući način:
30.3 ........................ iiDQul.MPiz.MPMPMP
ul MP i
.
- entalpija na ulazu u međupregrijač pare (MPP), određena u stavci 2.5 za pritisak
bar 44pS i C t O
a 260 iz termodinamskih tablica, interpolacijom, i ona iznosi
kg
kJ 6,8142.ul MP i
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
30/76
str. 30 / 76
iz MP i
. - entalpija na izlazu iz (MPP), određena u stavci 2.5 za pritisak bar 44pS i C t O s 505
iz termodinamskih tablica, interpolacijom i ona iznosi
kg
kJ 3452,6.iz MP i
Na osnovu jednačine (30.3), te s obzirom na to da su poznate entalpije na ulazu i izlazu izmeđupregrijača pare, možemo izračunati količinu toplote prihvaćenu u istom, za nominalni režim
rada.
kg
kJ
kg
kJ
s
kg ii DQ ul MP iz MP
N
MP
N
MP 6,28146,3452350..
kW223300 N MP Q
2.7.7. PROVJERA 1
Provjeru vršimo na osnovu jednakosti:
30.4 ........................ QQ 1*
1
kW 1Q - količina toplote prihvaćena u ložištu izračunato u stavci 2.7.2.
*
1Q - Dobiva se zbrajanjem toplota prihvaćenim u elementima parnog kotla
(30.4.1) ......... QQQQQ MPSiE*1
N
MP
N
S
N
i
N
e N QQQQQ *
1
kW990825223300309575299565185385*1
N
Q
kW 98,9087391 Q
Usljed proizvoljno usvojenog stepena zasićenja, te zbog nedovoljno preciznog zaokruživanjadobijenih rezultata, dobijamo da odstupanje iznosi 0,004935 %, što zadovoljava.
2.7.8. KOLIČINA TOPLOTE PRIHVAĆENA U ZAGRIJAČU ZRAKA
Zagrijači zraka su konvektivne ogrijevne kotlovske površine, koje se nalaze redovno na kraju putaprodukata sagorijevanja u kojma se na račun produkata sagorijevanja zagrijava zrak potreban za
sagorijevanje. Povišena temperatura vazduha u ložištu ostvaruje prednosti prilikom sagorijevanjakoje se očituje u bržem sušenju goriva, burnijem sagorijevanju i intenzivnijem prijenosu toplotezračenjem u kotlovskom ložištu. Sa druge strane, snižavanjem temperature produkatasagorijevanja na kraju kotla direktno se smanjuje najveći kotlovski gubitak
7U .
Drugim riječima, toplota koja se izmjeni u zagrijaču vazduha ''premiješta'' se u ložište i na ostaleogrijevne površine prije zagrijača vazduha uslovljavajući višu temperaturu sagorijevanja i većutemperaturnu razliku pri konvektivnoj izmjeni toplote u kotlu. Efekat zagrijača vazduha naročito jeizražen kod kotlova koji rade sa visokim pritiscima. Količina toplote prihvaćena u zagrijaču zrakase računa na sledeći način:
30.5 ........................ IIBIIBiiVQ 1Lg1Lg1LLZ
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
31/76
str. 31 / 76
kg
kJ
L I - Entalpija zagrijanog vazduha na teperaturu C t O
L 165 , tj. na temperaturu zraka na
ulazu u ložište. Ova entalpija se računa na sledeći način:
30.5.1 ........................ iVI LULminLL
314,215
m
kJ i L
- entalpija suhog vazduha za C t O L
165 , udžbenik “Parni kotlovi” – Đurić
[tabela 3.31 na strani 3.207]
UL - koeficijent viška zraka na ulazu, [tabela 9 ovog grafičkog rada]
kg
mV N L
3
min 24,5 - Minimalna količina vazduha potreban za sagorijevanje 1 [kg] goriva ,
[iz računato u prvom dijelu zadatka]
kg
kJ I 1
- Entalpija vazduha na temperaturi okoline C t O20
1
, tj. na ulazu u zagrijač zraka, i on
se računa:
(30.5.2) ........................ iVI 1ULminL1
31 96,25
m
kJ i - entalpija suhog vazduha za C t
O20
1 , knjiga Parni Kotlovi - Đurić [tabela 3.31
na strani 3.207]
Na osnovu jednačine (2.15.1); (2.15.2), te s obzirom na to ja je poznata vrijednost koeficijentaviška zraka za nominalni režim rada na ulazu 29,1 N
UL [tabela 9 grafički] entalpija vazduha za
C t O L 165 je:
kg
kJ 1454,26
m
kJ14,1521,29
kg
m24,5
3
3
N N
L I
Entalpija suhog vazduha za C t O20
1 i za nominalni režim rada je:
kg
kJ 175,48
m
kJ25,9629,1
kg
m24,5
3
3
N1
N I
Te nakon što smo odredili vrijednost entalpije vszduha na ulazu i izlazi iz zagrijača vazduha, ikako nam je poznata vrijednost
s
kg267,64 N g B , sada možemo na osnovu jednačine (30.5) i
izračunati količinu toplote predatu u zagrijaču zraka za nominalni režim rada:
kg
kJ48,175
kg
kJ26,1454
s
kg267,64 N Z Q
kW 354,82183 N Z Q
S obzirom na činjenicu da imamo dva zagrijača zraka (uslov zadatka), dobivenu količinu toploteza nominalni režim rada dijelimo sa dva, te na taj način dobivamo količinu toplote prihvaćenu uzagrijaču vazduha jedan i dva (ZZ1) i (ZZ2), pa je:
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
32/76
str. 32 / 76
221
N
Z N
Z
N
Z
QQQ
kW677,4109121 N
Z
N
Z QQ
2.8. TEORETSKA TEMPERATURA U LOŽIŠTU
Teoretska temperatura u ložištu je funkcija entalpije dimnih plinova i koeficijenta viška zraka naulazu u ložište, dakle:
UL F F I f t ;00
Vrijednost ove temperature se odr eđuje na osnovu tabele 7 strana 16, višestrukom interpolacijom.Entalpiju
0 F I se određuje na sledeći način:
(30.6) ........................ UUU100
11HII 654dL0F
L I - Entalpija zraka na ulazu u ložište, izračunato u predhodnoj stavci 2.7.8., za nominalnirežim rada.
654 ;; U U U - Kotlovski gubici, [tabela.10 grafičkog rada ]
kg
kJ4,73021d H - donja toplotna moć goriva izračunata u prvom dijelu zadatka.
Na osnovu jednačine (30.6), te kako su nam svi podaci poznati možemo odrediti vrijednostentalpije N
F I
0, pa je:
00,050,1100
11kg
kJ4,17302kg
kJ26,14540
N
F I
kg
kJ 7,187310
N
F I
Na osnovu
kg
kJ 7,187310
N
F I i 1,22 NUL višestrukom interpolacijom na osnovu tabele 7
određujemo teorijsku temperaturu u ložište, i ona za nominalni režim rada iznosi:
= 1,2 = 15698,21 => = 1500℃
= 1,2 = 19667,54 => = 1800℃ = 1,2 = 18731,74 => = 1500 18731,14 15698,21 ∙ 1800 150019667,5415689,21 = 1729,22℃ = 1,25 = 16272,9 => = 1500℃ = 1,25 = 20368,7 => = 1800℃
= 1,25 = 18731,74 => = 1500 18731,14 16272,9 ∙ 1800 150020368,716272,9
= 1680,09℃
= , = , => = 1729,221,221,2∙ 1680,091729,220,05 = , ℃
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
33/76
str. 33 / 76
PROVJERA
21
..111
0
ul MP iz MP
N N N
L
N
Z
N
g a s
N
N
giz
N
F
N
z
N
g
ii D I I Bii D
I I B
∆ = 1 64,26∙0,995∙18731,41900,22350∙ 33451133,88 64,26∙0,995∙ 1454,26175,48 350 ∙ 3452,8 2814,6 ∆= 1 1076163,761079025,53 = |10,99734| = 0,002652 %
gdje je:
Bg = 71,803246 [kg/s] – gasifikovana količina goriva ηz = 0,995 [%] – stepen izolovanosti kotlaIF0 = 18731,4 [KJ/kg] – entalpija dimnih plinova u ložištu
Igiz = 1900,22 [KJ/kg] – entalpija izlaznog gasaD1 = 350 [kg/s] – produkcija kotlais = 3345 [KJ/kg] – entalpija na izlazu iz pregrijača pare (p=100bar i t=510°C) ia = 1133,88 [KJ/kg] – entalpija napojne vode (p=110bar i t=270°C) IL = 1454,26 [KJ/kg] – entalpija zagrijanog zraka na temperaturu od 140°C Il = 175,48 [KJ/kg] – entalpija zraka pri temperaturi od 20°C iMPizl = 3452,8 [KJ/kg] – entalpija pare na izlazu iz MP-a (p=44bar i t=510°C) iMPul = 2814,6 [KJ/kg] – entalpija pare na ulazu u međupregrijač (p=44bar i t=270°C)
2.9. KOLIČINA TOPLOTE PREDATA ZRAČENJEM
Količina toplote predata zračenjem u ložištu se računa kao:
30.7 ........................ IIBQ 2F0FZg0
0QQQ K i
0 K Q - toplota predata konvekcijom.
0QQi - količina toplote predata u isparivaču zračenjem.
30.7.1 ........................ B
QII 17.2
Zg
00FF2
Na osnovu jednačine (30.7.1), te kako su nam svi podaci poznati možemo odrediti vrijednostentalpije N
F I
2 za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,46
kW299565
kg
kJ74,1873102
N
Z
N
g
N
i N
F
N
F B
Q I I
kg
kJ55,404612
N
F I
Na osnovu
kg
kJ55,404612
N
F I i 1,24 N
IZ [ koeficijent viška zraka smo očitali u tabeli 9 grafičkog ]
višestrukom interpolacijom određujemo vrijednost temperature produkata sagorijevanja na krajuisparivača za nominalni režim rada i ona iznosi : C t N F O2 93,3071
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
34/76
str. 34 / 76
2.10. TEMPERATURA PREDAJNIKA TOPLOTE
Entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz nekog elementa kotla, izmjenjivača toplote(pregrijača pare; međupregrijača; zagrijača vode; zagrijača zraka) u opšteno se računa nasljedeći način:
30.8 ........................ B
QII
Zg
UL
F
IZ
F
Gdje je: IZ
F I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz datog izmjenjivača toplote UL
F I - entalpija produkata sagorijevanja na ulazu u dati izmjenjivač toplote Q - količina toplote predata u datom izmjenjivaču topline, izračunato u stavci 2.7.
g B - gasifikaciona količina goriva
2.10.1. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ PREGRIJAČA PARE 2
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare dva se određuje na osnovutabele 7. višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz pregrijača prare dva je f -jaentalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare dva i koeficijenta viška zraka naizlazu iz istog, pa je:
IZ PP PP PP I f t 222 ;
2 PP I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare dva (PP2) i ona se rač-
una na osnovu jednačine (30.8). IZ
PP 2 - koeficijent viška zraka na izlazu iz pregrijača pare dva (PP2)
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare dva (PP2),prvo moram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,64
kW5,547871
kg
kJ55,40461222
N
Z
N
g
N
s N
F
N
PP B
Q I I
kg
kJ67,162512
N
PP I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz pregrijača pare dva (PP2) ),a toradimo na osnovu već izvađenih vrijednosti [tabela 9.] i on iznosi za nominalni režim rada:
1,24.
2
N IZ PP .
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ67,162512
N
PP I i 1,24.
2
N IZ
PP iz tabele.7.
određujemo temperaturu na ulazu iz pregrijača pare dva (PP2) za nominalni režim rada, i onaiznosi:
C t N
PP
O
2 15,1094
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
35/76
str. 35 / 76
2.10.2. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ MEĐUPREGRIJAČA PARE
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz međupregrijača pare se određuje na osnovutabele 7. višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz međupregrijača prare je f -jaentalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz međupregrijača pare i koeficijenta viška zraka naizlazu iz istog, pa je:
IZ MP MP MP I f t ;
MP I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz međupregrijača pare (MP) i ona se rač-
una na osnovu jednačine (2.18). IZ
MP - koeficijent viška zraka na izlazu iz međupregrijača pare (MP)
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz međupregrijača pare (MP),prvo moram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,64
kW233002
kg
kJ
67,162512
N Z N
g
N
MP N
PP
N
MP B
Q
I I
kg
kJ26,8133 N
MP I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz međupregrijača pare (M P),a toradimo na osnovu tabele 9. i on iznosi za nominalni režim rada: 1,26. N IZ
MP .
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ26,8133 N MP I i 1,26
.
N IZ
MP iz tabele 7.
određujemo temperaturu na izlazu iz međupregrijača pare (MP) za nominalni režim rada, i onaiznosi:
C t N MP
O98,786
2.10.3. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ PREGRIJAČA PARE 1
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare jedan se određuje na osnovutabele 7 višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz pregrijača prare jedan je f -jaentalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare jedan i koeficijenta viška zraka na
izlazu iz istog, pa je: IZ PP PP PP I f t 111 ;
1 PP I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare jedan (PP1) i ona se rač-
una na osnovu jednačine (2.18). IZ
PP 1 - koeficijent viška zraka na izlazu iz pregrijača pare jedan (PP1)
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare jedan (PP1),prvo moram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,46
kW5,547871
kg
kJ26,813311
N Z N
g
N
s N
MP
N
PP B
Q I I
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
36/76
str. 36 / 76
kg
kJ774,71851
N
PP I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz pregrijača pare jedan (PP1), a toradimo na osnovu tabele 9 i on iznosi za nominalni režim rada: 1,26.1
N IZ
PP .
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ774,71851
N
PP I i 1,26.
1 N IZ
PP iz tabele 7 grafickog
određujemo temperaturu na izlazu iz pregrijača pare jedan (PP1) za nominalni režim rada, i onaiznosi:
C t N PP O
1 33,575
2.10.4. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ ZAGRIJAČA VODE – EKONOMAJZERA
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode (ZV) se određuje na osnovutabele 7 grafickog višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz zagrijača vode je
f-ja entalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode i koeficijenta viška zraka naizlazu iz istog, pa je: IZ ZV ZV ZV I f t ;
ZV I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode (ZV) i ona se računa na
osnovu jednačine (2.18). IZ
ZV - koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača vode (ZV).
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode (ZV), prvomoram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,64
kW158385
kg
kJ774,71851
N
Z
N
g
N ZV N
PP
N
ZV B
Q I I
kg
kJ63,2413 N ZV I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača vode (ZV), a to radimona osnovu tabele 9 i on iznosi za nominalni režim rada: 1,29. N IZ
ZV .
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ63,2413 N ZV I i 1,29
.
N IZ
ZV iz tabele 7
određujemo temperaturu na izlazu iz zagrijača vode (ZV) za nominalni režim rada, i ona iznosi:
C t N
ZV
O83,303
2.10.5. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ ZAGRIJAČA ZRAKA 2
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2) se određuje naosnovu tabele 7 višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz zagrijača zraka dva je f-ja entalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka dva i koeficijenta viška zrakana izlazu iz istog, pa je:
IZ ZZ ZZ ZZ I f t 222 ;
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
37/76
str. 37 / 76
2 ZZ I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2) i ona se rač-
una na osnovu jednačine (30.8). IZ
ZZ 2 - koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2).
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2),prvo moram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,64
kW677,41091
kg
kJ63,241322
N
Z
N
g
N
ZZ N
ZV
N
ZZ B
Q I I
kg
kJ038,25722
N
ZZ I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2), a toradimo na osnovu tabele 9 i on iznosi za nominalni režim rada: 1,34.2
N IZ
ZZ .
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ038,25722 N
ZZ I i 1,34.
2
N IZ
ZZ iz tabele 7
određujemo temperaturu na izlazu iz zagrijača zraka dva (ZZ2) za nominalni režim rada, i onaiznosi:
C t N ZZ O2 761,249
2.10.6. TEMPERATURA NA IZLAZU IZ ZAGRIJAČA ZRAKA 1
Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1) se određuje na
osnovu tabele 7 višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz zagrijača zraka jedan je f-ja entalpije produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka jedan i koeficijenta viška zrakana izlazu iz istog, pa je:
IZ ZZ ZZ ZZ I f t 111 ;
1 ZZ I - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1) i ona se rač-
una na osnovu jednačine (2.18). IZ
ZZ 1 - koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1).
Da bi smo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1),prvo moram odrediti entalpiju na izlazu istih za nominalni režim rada, pa je:
995,0s
kg26,46
kW677,41091
kg
kJ038,2572121
N
Z
N
g
N
ZZ N
ZZ
N
ZZ B
Q I I
kg
kJ365,92911
N
ZZ I
Drugo što treba odrediti jeste koeficijent viška zraka na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1), ato radimo na osnovu tabele 9. i on iznosi za nominalni režim rada: 1,39.1
N IZ ZZ .
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
38/76
str. 38 / 76
Sada višestrukom interpolacijom na osnovu
kg
kJ365,92911
N
ZZ I i 1,39
.
1
N IZ
ZZ iz tabele 7
određujemo temperaturu na izlazu iz zagrijača zraka jedan (ZZ1) za nominalni režim rada, i onaiznosi:
C t N ZZ O
1 758,821
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
39/76
str. 39 / 76
Slika 6 . Lenzov dijagram za nominalni režim rada
1709,56
1307,93
1094,15
786,98
575,33
330,83
249,761182,758
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000
T e m p e r a t u r a [ o C ]
Količina toplote [kW]
Q P P 2
Q M P P
Q P P 1
Q E
Q Z Z 2
Q Z Z 1
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
40/76
str. 40 / 76
Slika 7. Skica kotla sa svim kotlovskim elementima
Slik a 8. Tok dimnih plinova i kotlovskog radnog medija
Isparivač Ložišta
Pregrijač pare 2
Međupregrijač
Pregrijač pare 1 Zagrijač vode
Zagrijač zraka 2
Zagrijač zraka 1
Izlaz dimnih
plinova
Dimni
plinovi
HV
Vrela voda
U NT.T
IZ VT.T
U VT.T
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
41/76
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
42/76
str. 42 / 76
4. PRORAČUN GLAVNIH DIMENZIJA LOŽIŠTA
Glavne dimenzije ložišta se određuje pomoću karakterističnih odnosa na taj način što će seusvojiti njihova vrijednost za nominalno opterećenje kotla. Za moje izabrano ložište na osnovuizračunate donje toplotne moći gor ova
d H [iz tabele 4.24 strana 4.190., Parni kotlovi Đurić] uzimamo
vrijednosti:
2m
kW9102usvajmo 910.........27401 AF AF QQ - specifično toplotno opterećenje površine
poprečnog presjeka ložišta
3m
kW 175usvajamo 210.......... 175 VF VF QQ - specifično toplotno opterećenje ložišnog
prostora ( zapremine ložišta )
Iz usvojenog odnosa specifičnog toplotnog opterećenja ložišnog prostora
3m
kW 175VF Q ,
izračunava se zapremina ložišta iz izraza:
3
3
m 6497
m
kW 175
kW3,1369751
VF
N
F Q
QV
kW 3,1369751 N Q - Količina toplote unesena u ložište za nominalni režim radaizračunato u stavci 2.7.
Na osnovu vrijednosti toplotnog opterećenja površine poprečnog presjeka ložišta
2mkW9102 AF Q , da se izračunati površina porečnog presjeka ložišta:
2
2
m 390,731
m
kW 2910
kW3,1369751
F
N
F A
Q A
Sada nakon što smo izračunali površinu poprečnog presjeka ložišta i zapreminu ližišta, možemoodrediti visinu istog, pa će biti:
2
3
m390,73
m6497
F
F
F
A
V c
m 62,61 F c
Iz površine poprečnog presjeka ložišta, vodeći računa da su upitanju naspramni gorionici i da
presjek treba da teži kvadratu usvajamo odnos
04,1
F
F
b
a , [ Parni kotlovi Đurić, str ana 4.25.]
te na osnovu površine poprečnog presjeka ložišta, i odnosa F F
ba / , možemo odrediti i ostaledvije dimenzije kotla, pa je:
F F
F F F
ba
ba A
04,1
1,04
m 390,73
04,1 04,1
2
2 F F F F A
bb A
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
43/76
str. 43 / 76
m 383,91 F b
m 383,9104,104,1 F F
ba
m 15,02 F
a
Tabela 11. Proračun površine zidova kotla
Zbog velike produkcije pare
h
t
s
kg D N 12603501 , stranice baze F F ba ; , usvajamo
manje,a visinu F
c veću s tim da bude zadovoljena zapremina ložišta F
V , pa je:
3m 4976 m 23
15
m 13,5
F
F
F
F
V
c
mb
a
Tabela 12. Proračun površina zidova kotla
strana formula Z A Z A A 0
prednja F F ca 334,893 0,78 268,236
desna F F cb 322,31 0,78 251,4
zadnja F F ca 334,893 0,78 268,236
lijeva F F cb 322,21 0,78 251,4
plafonJednokomorno ložište, nema
plafona 0 0,78 0
1314,406 0,78 1025,23
strana formula Z A Z A A 0
Prednja F F ca 432 0,78 336,96
desna F F cb 480 0,78 374,4
zadnja F F ca 432 0,78 336,96
lijeva F F cb
480 0,78 374,4
PlafonJednokomorno ložište, nema
plafona 0 0,78 0
1824 0,78 1422,72
8/18/2019 Parni kotlovi 2 - graficki
44/76
str. 44 / 76
5. PRORAČUN OZRAČENE POVRŠINE
Faktor ekranisanja se računa:
78,00 Z
A
A
3,0 H h x - Usvojeno iz Stošića.
h – rastojanje između maksimalne temperature i dna kotla H – rastojanje između plafona i dna kotlax – relativna koordinata mjesta sa maksimalnom temperaturom i zavisi od konstante ložišta i
smještaja gorionika. Koeficijent temperaturnog polja ložišta (M), koji zavisi od vrste ložišta i njegove geometrije seračuna kao:
x B A M A; B – empirijeski koeficijenti koji zavise od vrste goriva, za ugalj A=0,59; B=0,5 Parni kotlovi Đurić str. 4.57.. Pa je koeficijent temperaturnog polja:
3,05,059,0 M
74,0 M
Debljina sloja koji zrači se određuje na sledeći način:
2
3
m1824
m64976,36,3
Z
F
A
V s
m823,21 s
Z A - Ukupna, računski ozračena površina [tabela.12.]
F V - Zapremina ložišta s – debljina sloja koji zrači.
Parcijalni pritisak troatomnih gasova koji zrače se računa:
(5.1) ........................ pppp w2w2w2 SOCOOH
bar 0,25981.5
0100
0
100
0,1447100
14,47
100
0,1151
100
11,51
100
2
2
2
2
2
2
p
SO p
CO p
O H p
W SO
W CO
W O H
W
W
w
W W W
SOCOO H 222 ;; - Izračunato u prvom dijelu zadatka, tabela 6. za 1 .
Stefan Bolzmanova konstanta se određuje kao:
kW299565
kW1136975,3
00
N
N
I
Q
Q B
795,30 B
8/18/2019 Parn