Расчет судового котла
Таблица 1 : Расчётные характеристики рабочей массы топлива.
Наименование величиныОбозначениеЧисленное значение Элементарный хим.
состав топлива , % :
- углерод
СР
83,8-водород НР 11,3-кислород ОР 0,3-азот NP 0,6-сера (летучая) SР 1,9-зола АР 0,2-влагосодержание WР 1,7Вязкость при температуре
не более 50ОС , мм2 / с :
Механические примеси , % : LР 0,2Содержание воды , % : WР 1,7Зольность , % : АР 0,2Температура вспышки , ОС : tВСПТемпература застывания , ОС : tЗАСТНизшая теплота сгорания , МДж / кг : QР 40,179Водородная характеристика топлива 0,313
Примечание : низшая теплота сгорания определяется по формуле Менделеева :
QР=0,339СР+1,03НР-0,109(ОР-SР)-0,0251WР , ( МДж / кг ) .
QР=0,33983,8+1,0311,3 - 0,109( 0,3 - 1,9 ) - 0,02511,7 = 40,179 , ( МДж / кг ) .
Водородную характеристику топлива определяем по формуле :
2,32( НР / СР )
Таблица 2 :определение коэффициента избытка воздуха ном :
№№
п / п Наименование
величины Обозначение Расчётная формулаЧисленное значение 1 Содержание кислорода
в уходящих газах на
нормальной нагрузке , % :
О2
Задано
4,1
2Водородная характеристика
топлива . 2,32( НР / СР ) 0,313 3 Содержание трёхатомных
газов в уходящих газах , % : RO2 ( 21-О2 ) / ( 1+ ) 12,87 4 Максимальное содержание
трёхатомных газов для
данного топлива , % : ROMAX 21 / ( 1+ ) 16 5 Коэффициент избытка воздуха
на номинальной нагрузке . НОМ ( ROMAX ) / ( RO2 ) 1,245
Таблица 2 :определение коэффициента избытка воздуха ном :
№№
п / п Наименование
величины Обозначение Расчётная формулаЧисленное значение 1 Содержание кислорода
в уходящих газах на
нормальной нагрузке , % :
О2
Задано
4,1
2Водородная характеристика
топлива . 2,32( НР / СР ) 0,313 3 Содержание трёхатомных
газов в уходящих газах , % : RO2 ( 21-О2 ) / ( 1+ ) 12,87 4 Максимальное содержание
трёхатомных газов для
данного топлива , % : ROMAX 21 / ( 1+ ) 16 5 Коэффициент избытка воздуха
на номинальной нагрузке . НОМ ( ROMAX ) / ( RO2 ) 1,245
Таблица 3 : Коэффициенты нагрузки и спроса на потребители пара на сухогрузном судне :
ПотребителиТемпература наружного воздуха ниже 00С , ( на ходу )Температура наружного воздуха выше 200С , ( на стоянке )ПараКН , iКСПР , iКН , i КСПР , iКН , iКСПР , iКН , i КСПР , iОбогрев
Цистерн
Пресной воды:
0,01
0,7
0,007
0
0
0Хоз-бытовые
Нужды :
-подогреватели
мытьевой воды
0,02
0,7
0,014
0,012
0,95
0,0114-подогреватели
питьевой воды
0,01
0,7
0,007
0
0
0-пропаривание
цистерн :
камбузных
отходов ,
сточной ,
фекальной
0,004
0,6
0,0024
0,002
0,65
0,0013-обогреватели
сушилок
0,05
0,9
0,045
0,04
0,65
0,026-другие
хоз-бытовые
нужды
0,03
0,8
0,024
0,02
0,25
0,005Отопление :
-отопление
грелками
0,02
1,0
0,02
0
0
0-кондиционирование
воздуха
0,3
1,0
0,3
0,005
0,2
0,001-обогрев МО и
помещений
технического
назначения
0,1
0,8
0,08
0
0
0Прочие
Потребители :
-обогрев и
продувание
бортовой арматуры
0,03
0,4
0,012
0,.001
0,15
0,00015-пар на верхнюю
палубу
0,05
0,9
0,045
0,005
0,1
0,0005
КН , i КСПР , i = Д / ДНОМ =X
1,04855
0,298325
Примечание : определим коэффициент избытка воздуха по формуле :
= 1+( НОМ - 1 ) / ( Д / ДНОМ ) ( 1, стр.7 )
1 = 1+( 1,245 - 1 ) / 1,04855 1,.2337
2 = 1+( 1,245 - 1 ) / 0,29825 1,8213
По данным значениям коэффициентов НОМ ,1 и 2 заполняем таблицу 4 .
Таблица 3 : Коэффициенты нагрузки и спроса на потребители пара на сухогрузном судне :
Потребители Температура наружного воздуха ниже 0ОС , ( на ходу ) :Температура наружного воздуха выше 20ОС , (на стоянке) : пара КН , i KСПР , iКН , i КСПР , i КН , i KСПР , i КН , i КСПР , i Обогрев
Топливных
Цистерн :
-запасных
0,3
0,7
0,21
0,17
0,55
0,0935-отстойных 0,04 0,8 0,032 0,015 0,65 0,00975-расходных 0,02 0,8 0,016 0,004 0,15 0,0006-переливных 0,01 0,4 0,004 0,004 0,25 0,001Подогреватели :
-сепараторов
масла
0,01
0,8
0,008
0,015
0,75
0,01125
-сепараторов
топлива 0,02 0,8 0,016 0,008 0,55 0,0044-топлива
перед ГД 0,03 0,9 0,027 0,01 0,15 0,0015-сепараторов
льяльных вод 0,006 0,7 0,0042 0,0008 0,55 0,00044Обогрев
Различных
Цистерн :
-запасов масла
0,005
0,5
0,0025
0,004
0,25
0,001-отработавшего
масла 0,001 0,2 0,0002 0,0015 0,25 0,000375-отходов
сепарации ,
утечек топлива
и масла 0,.0020,30,00060,0010,350,00035-отходов
сепарации
трюмных вод
0,001 0,3 0,0003 0,001 0,15 0,00015-уравнительных
цистерн
охлаждающей
воды ГД
0,001
0,3
0,0003
0,001
0,15
0,00015Собственные
Потребители
Котла :
-подогреватели
топлива
0,001
0,3
0,0003
0,0015
0,95
0,001425-обогрев
топливных
цистерн
0,001
0,3
0,0003
0,0015
0,95
0,001425-пар на
форсунку
0,0005
0,3
0,00015
0,0008
0,95
0,00076-пар на другие
потребители
0,001
0,3
0,0003
0,002
0,95
0,0019Паровые
спутники :
0,1
0,9
0,09
0,.08
0,75
0,06Опреснители :0,10,40,040,140,450,063Обогрев
Балластных
Цистерн :
0,1
0,4
0,04
0
0
0
Таблица 4 : Материальный баланс процесса горения 1 килограмма топлива .
Наименование величиныОбозначениеРасчётная формулаЗначение величиныКоэффициент избытка
воздухаПо рекомендациям1,2451,23371,8213Теоретически необходимый
объём воздуха , м3 :
V0
0,0889КР+0,265НР 0,0333ОР
10,5
10,5
10,5Объём углекислого газа , м3 :VRO2( 1,865КР ) / 1001,5761,5761,576Теоретический объём
азота , м3 :VN20,79V0+0,8( NP / 100 )8,38,38,3Объём водяных паров , м3 :
-теоретический ( = 1 )
VH2O 0,0124( 9НР+WР )+0,0161V0
1,451
1,451
1,451-избыточный ( при 1 )
VH2O
0,0161( 1 )V0
0,0414
0,0395
0,1388-действительный
VH2O VH2O + 0,0161( - 1 )V0
1,4924
1,4905
1,5898Суммарный объём дымовых
газов , м3 :
-теоретический ( = 1 )
Vг
VRO2 + VN2 + VH2O
11,327
11,327
11,327-действительныйVгVг + 1,0161( - 1 )V013,94113,82020,0895Объёмные доли трёхатомных газов :
-углекислого газа
RO2
VRO2 / Vг
0,113
0,114
0,07845-водяных паров
H2O
VH2O / Vг
0,107
0,1078
0,07913-суммарная доля
трёхатомных газов
П
RO2 + Н2О
0,22
0,2218
0,1576Парциальное давление , МПа:
-углекислого газа
РRO2
RO2 P
0,0114
0,0115
0,00792-водяных
паровРH2O H2O P0,01080,01090,008-суммарное для
трёхатомных газов
РП
РRO2 + PH2O
0,0222
0,0224
0,01592
Примечание : Р=0,101 МПа - нормальное атмосферное давление .
КР = СР + 0,375SР
КР = 83,8 + 0,3751,9 = 84,5125 %
По полученным данным рассчитываем таблицы 5, 6 и 7.
Таблица 5 : Определение энтальпии дымовых газов при ном=1,245 .
tГ , 0СIг , кДж / кг .Iв , кДж / кг .IH2O , кДж / кг .Iг = Iг + ( - 1)Iв + IH2O , кДж / кг .1001564,4413866,251910,262003161,74279312,583858,613004806,404231,519,175862,294006499,10569125,927919,325008232,99718232,8710025,4560010002,19871540,03412177,4070011818,6310279,547,4814384,5980013694,491186555,2716656,699001560313450,563,0918961,46100017543,531507871,4121309,05110019490,3616747,579,7423673,24120021450,871841788,2226051,26130023446,3220086,597,0428464,55140025492,6021798105,930939,01150027515,8323509,5115,0533390,71160029572,1425231,5124,2435878,10170031642,1426943133,638376,78180033627,6928654,5143,1640891,20190035836,6830418,5152,6843441,89200037930,3932172162,5345975,06210040052,9533936172,2648539,53220042179,8635689,5182,1251105,91
Таблица 6 : Определение энтальпии дымовых газов при 1=1,2337 .
tГ , 0СIг , кДж / кг .Iв , кДж / кг .IH2O , кДж / кг .Iг = Iг + ( - 1)Iв + IH2O , кДж / кг .1001564,4413865,961894,312003161,74279312,013826,473004806,404231,518,295813,594006499,10569124,737853,825008232,99718231,369942,7860010002,19871538,2012077,0970011818,6310279,545,3114266,2680013694,491186552,7316520,079001560313450,560,2018806,58100017543,531507868,1421135,40110019490,3616747,576,0823480,33120021450,871841784,1725839,09130023446,3220086,592,5928233,13140025492,6021798101,0430687,83150027515,8323509,5109,7733119,77160029572,1425231,5118,5435587,28170031642,1426943127,4738066,19180033627,6928654,5136,5940460,84190035836,6830418,5145,6843091,16200037930,3932172155,0845604,07210040052,9533936164,3648148,15220042179,8635689,5173,7650694,26
Таблица 7 : Определение энтальпии дымовых газов при 2=1,8213 .
tГ , 0СIг , кДж / кг .Iв , кДж / кг .IH2O , кДж / кг .Iг = Iг + ( - 1)Iв + IH2O , кДж / кг .1001564,44138620,962723,722003161,74279342,195497,823004806,404231,564,268345,994006499,10569186,89112605008232,997182110,2114241,7860010002,198715134,2217294,0470011818,6310279,5159,2020420,3880013694,4911865185,3023624,529001560313450,5211,5326861,43100017543,5315078239,4330166,52110019490,3616747,5267,3333512,41120021450,8718417295,7836872,53130023446,3220086,5325,3540268,71140025492,6021798355,0543750,35150027515,8323509,5385,7347209,91160029572,1425231,5416,5450711,31170031642,1426943447,9154218,34180033627,6928654,5479,9757641,6190035836,6830418,5511,8961331,28200037930,3932172544,9364898,18210040052,9533936577,5568502,14220042179,8635689,5610,5872102,23
Примечание : Теоретические энтальпии дымовых газов Iг , воздуха Iв и водяных паров IH2O вычисляются
по формулам :
Iг = VRO2 ( ct )CO2 + VN2 ( ct )N2 + VH2O ( ct )H2O ( 2, стр.24 )
Iв = V0 ( ct )В ( 2, стр.24 )
IН2О = VH2O ( ct )H2O ( 2, стр.24 )
Также использована таблица 2.1 ( 2, стр.24 ) .
Таблица 5 : Определение энтальпии дымовых газов при ном=1,245 .
tГ , 0СIг , кДж / кг .Iв , кДж / кг .IH2O , кДж / кг .Iг = Iг + ( - 1)Iв + IH2O , кДж / кг .1001564,4413866,251910,262003161,74279312,583858,613004806,404231,519,175862,294006499,10569125,927919,325008232,99718232,8710025,4560010002,19871540,03412177, 4070011818,6310279,547,4814384,5980013694,491186555,2716656,699001560313450,563,0918961,46100017543,531507871,4121309,05110019490,3616747,579,7423673,24120021450,871841788,2226051,26130023446,3220086,597,0428464,55140025492,6021798105,930939,01150027515,8323509,5115,0533390,71160029572,1425231,5124,2435878,10170031642,1426943133,638376,78180033627,6928654,5143,1640891,20190035836,6830418,5152,6843441,89200037930,3932172162,5345975,06210040052,9533936172,2648539,53220042179,8635689,5182,1251105,91
Таблица 6 : Определение энтальпии дымовых газов при 1=1,2337 .
tГ , 0СIг , кДж / кг .Iв , кДж / кг .IH2O , кДж / кг .Iг = Iг + ( - 1)Iв + IH2O , кДж / кг .1001564,4413865,961894,312003161,74279312,013826,473004806,404231,518,295813,594006499,10569124,737853,825008232,99718231,369942,7860010002,19871538,2012077,0970011818,6310279,545,3114266,2680013694,491186552,7316520,079001560313450,560,2018806,58100017543,531507868,1421135,40110019490,3616747,576,0823480,33120021450,871841784,1725839,09130023446,3220086,592,5928233,13140025492,6021798101,0430687,83150027515,8323509,5109,7733119,77160029572,1425231,5118,5435587,28170031642,1426943127,4738066,19180033627,6928654,5136,5940460,84190035836,6830418,5145,6843091,16200037930,3932172155,0845604,07210040052,9533936164,3648148,15220042179,8635689,5173,7650694,26