Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Зміст
Вступ………………………………………………………………………3
Розрахунок горіння твердих горючих відходів……………….......4
Розрахунок топкового пристрою…………………………………..6
Розрахунок втрат тиску в циклонній камері………………………7
Тепловий розрахунок циклонної камери………………………….8
Література………………………………………………………………..10
Вступ
Горючі відходи мають різний фракційний склад, починаючи від дрібних включень у суміші до особливо великих, що в значній мірі ускладнює задачу створення універсального топкового пристрою для їхнього спалювання.
При відповідній підготовці, у циклонних топках можна спалювати відходи, без сажистих виділень. Таке рішення викликане тим, що застосування циклонного принципу спалювання палива є одним з найбільш ефективних методів інтенсифікації процесів горіння. Циклонні топки мають наступні переваги: простота і надійність у роботі, можливість максимальної механізації й автоматизації, високі тепло-напруги.
У циклонному процесі транспортування дрібно- і крупнодробленого пального здійснюється газоповітряним потоком. У топці цього типу паливна суміш у кусковому вигляді циркулює по спеціально організованому обтічному контуру стільки, скільки необхідно для її згорання.
Час перебування та інтенсивність обдування часток газоповітряним потоком практично не обмежені.
Температура запалення твердих горючих відходів у циклонній камері забезпечується роботою мазутної форсунки (після розпалу мазутну форсунку повинно бути відключено).
Склад робочої маси горючих відходів визначається за табл.1,2 враховуючи склад ТПВ.
Таблиця 1. Склад ТПВ, %.
|
Папір |
Відходи їжі |
Текстиль |
Деревина |
Гума |
Кістки |
Пластмаса |
Скло |
Каміння |
Метал |
Шлак |
Висів |
|
17 |
50 |
1 |
3,6 |
2,5 |
2 |
3 |
3 |
0 |
2,8 |
4 |
11,1 |
Таблиця 2. Властивості горючих компонентів промислових відходів.
|
Горючі компоненти промислових відходів |
Робоча маса (елементарний склад), % |
Qri, МДж/кг |
|||||||
|
Cr |
Hr |
Or |
Nr |
Sr |
Ar |
Wr |
Vr |
||
|
Папір |
27 |
3,7 |
28,3 |
0,16 |
0,11 |
15,0 |
25 |
79,0 |
9,49 |
|
Відходи їжі |
12,6 |
1,8 |
8 |
0,95 |
0,15 |
4,5 |
72 |
65,2 |
3,43 |
|
Текстиль |
39,4 |
4,9 |
23,2 |
3,4 |
0,1 |
9,0 |
20 |
74,3 |
15,72 |
|
Деревина |
40,5 |
4,8 |
33,8 |
0,1 |
0 |
0,8 |
20 |
67,9 |
14,46 |
|
Гума |
65 |
5 |
12,6 |
0,2 |
0,6 |
11,6 |
5 |
49,0 |
25,8 |
|
Кістки |
47 |
5,3 |
27,7 |
0,1 |
0,2 |
11,7 |
8 |
49,0 |
18,14 |
|
Пластмаса |
55,1 |
7,6 |
17,5 |
0,9 |
0,3 |
10,6 |
8 |
79,0 |
24,37 |
|
Скло |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0 |
0 |
0 |
|
Каміння |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0 |
0 |
0 |
|
Метал |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0 |
0 |
0 |
|
Шлак |
25,2 |
0,45 |
0,7 |
0 |
0,45 |
63,2 |
10 |
2,7 |
8,65 |
|
Висів |
13,9 |
1,9 |
14,1 |
0 |
0,1 |
50 |
20 |
44,0 |
4,6 |
|
Середнє |
19,5109 |
2,4387 |
13,2369 |
0,5738 |
0,1518 |
19,6388 |
44,315 |
58,7844 |
6,60156 |
Vn0 = 0,0889(Cr+0,375Sr)+0,265Hr-0,0333Or = 0,0889(19,5109+0,375*0,1518)+
+0,265*2,4387-0,0333*13,2369 = 1,945 м3/кг.
VN0= 0,79 Vn0+0,8Nr/100 = 0,79*1,945+0,8*0,5738/100 = 1,541 м3/кг.
VRO0=1,866*(Cr+0,375Sr)/100 = 1,866*(19,5109+0,375*0,1518)/100 = 0,365 м3/кг.
VHO0= 0,111Hr+0,0124Wr+0,016 Vn0= 0,111*2,4387+0,0124*44,315+0,016*1,945 = 0,85 м3/кг.
VHO = VHO0+0,0161 Vn0(α -1)= 0,85+0,0161*1,945*(1,6-1) = 0,869 м3/кг.
V∑ = VRO0+ VN0+ VHO0+0,0161 Vn0(α -1) = 0,365+1,541+0,85+0,0161*1,945*(1,6-1) = 2,77 м3/кг.
сRO = 2,2 кДж/м3*К;
сN = 1,39 кДж/м3*К;
сНO = 1,72 кДж/м3*К.
6.З урахуванням впливу горючої Br, мінеральної Ar та вологої Wr складових твердого палива, його середня теплоємність (в інтервалі температур 24-100 0С) може бути визначена наступним чином (при tпал= 100 0С):
спал = 0,01[(1+0,0008Vr)(Cr+Hr+Sr)+0,8Ar+4,19Wr] =
=0,01[(1+0,0008*58,7844)(19,5109+2,4387+0,1518)+0,8*19,6388+4,19*44,315] = 2,245 кДж/кг*К
Нпал = спал* tпал = 2,245*373=837,4 кДж/кг.
Нпов = спов* tпов * Vn0 * α = 1,33*473*1,945*1,6=1957,73 кДж/кг.
tкал = (Qri+ Нпал+ Нпов)/( VRO0* сRO+ VN0* сN+ VHO0* сНO+ Vn0* спов *(α -1)) =
=(6601,56+837,4+1957,73)/(0,365*2,2+1,541*1,39+0,85*1,72+1,945*1,33*(1,6-1)) = 1576,86 К.
tкал = 1576,86 К = 1303,860С.
tд = tкал (1-q5/100)(1-σ) = 1303,86*(1-5/100)*(1-0,15) = 1052,86 0С ,
де q5 – коефіцієнт, який враховує втрати в навколишнє середовище, %, приймаємо q5 = 5%,
σ - коефіцієнт, який враховує пряму віддачу і дорівнює 0,15.
δ = (tгор - tд)/ tд*100 = (1000-1052,86)/1052,86*100 = 4,95 %,
розрахунок вірний так, як умова δ<5% виконується.
L0пов = 0,115 Cr+0,342 Hr+0,043(Sr- Or) = 2,52 кг.
Qrs = Qri+25(9 Hr+ Wr)=6601,56+25(9*2,4387+44,315) = 8258,14 кДж/кг.
Gс.г. = 1+α L0пов – (Ar+9 Hr+ Wr)/100 =1+1,6*2,52 – (19,6388+9*2,4387+44,315)/100= 4,17 кг/кг.
Gв.п. = (9 Hr+ Wr)/100+ α L0повdо/1000 = (9*2,4387+44,315)/100+1,6*2,52*9/1000 = 0,698 кг/кг,
де dо приймаємо 8-10 г/кг.
d = ∑1000* Gв.п. / Gс.г. =1000*0,698/4,17 = 167,4 г/кг.
Вибір конструктивних характеристик циклонної камери.
Fk = В* Qri/qF = 1,35*6601,56/7000 = 1,27 м2
де В – витрата палива, кг/с, приймаємо В=1,35 кг/с,
qF – теплонапруга перерізу циклону, залежить від виду палива і лежить в межах від 69*100 до 180*100 кДж /(м2*с), принято 7000 кДж /(м2*с).
Дк =√4Fк/3,14 = √4*1,27/3,14 = 1,27 м.
L/D=2,5,
L = 2,5*1,27 = 3,175 м.
Vсм = Vn0αВ+В/ρ = 1,945 *1,6*1,35+1,35/400 = 4,2 м3/с,
де ρ – густина палива, кг/м3, приймаємо 400 кг/м3.
fс = Vсм/wвх =4,2/30 = 0,14 м2,
де wвх – швидкість суміші на вході в циклонну камеру, приймається 30..60 м/с (30 м/с).
Двих=√4*Fвих/3,14 = √4*0,635/3,14 = 0,9 м.
Прохідним перерізом для виходу димових газів варто задаватися і надалі перевіряти за втратою тиску. Fвих = Fk/2 = 1,27/2 = 0,635 м2.
ξ=( Fk/ fс -1)2 =(1,27/0,14 -1)2= 65,1
∆Pυ =ξ(ρо/2)wвих2 = 65,1*(1,2/2)*52 = 976,5 Па,
де wвих – швидкість виходу повітря із сопла, м/с (wвих= wвх = 5 м/с);
ρо = 1,2 кг/м3 – густина повітря.
VR=V∑ВТд/273 = 2,77 *1,35*1325,9/273 = 18,16 м3/с.
∆Pu = (ρ/2)*( VR/(μ* Fвих))2 = (0,33/2)*(18,16/(0,85*0,635))2 = 186,78 Па,
де μ=0,85 – коефіцієнт випаровування;
ρ=0,33 кг/м3, густина димових газів.
Vп = Vn0αВ = 1,945 *1,6*1,35 = 4,2 м3/с.
wо = √2ρо Vп∆Pυ/(ρ VR+В/g) = √2*1,2*4,2*186,78/(0,33*18,16+1,35/9,8) = 17,5 м/с.
∆Pw =( wо2*ρ/2)( Дк/ Двих-1) = (17,52*0,33/2)(1,27/0,9-1) = 122,9 Па.
∆P=∆Pν+∆Pu+∆Pw = 976,5+186,78+122,9 = 1286,18 Па.
V2 = Vn0(α-αт)ВТ/273 = 1,945 *(1,6-1)*1,35*1325,9/273 = 7,65 м3/с,
де α =1,6 – коефіцієнт надлишку повітря, який потрібен для отримання необхідної температури на виході із циклонної камери;
αт =1- коефіцієнт надлишку повітря необхідний для горіння.
V=[V∑В+V0п(αт-α)В]Т/273 = [2,77*1,35+1,945*(1,6-1)*1,35]*1325,9/273 = 25,8 м3/с.
wкіл =12 м/с.
Reп = wкіл*dе/υп = 12*0,13/16*10-6 = 97500,
де υп =16*10-6 – коефіцієнт кінематичної в язкості повітря, м2/с,(t в приміщенні = 30 0С)
dе = 0,1* Дк =0,1*1,27 = 0,13 м.
αп = 0,023λ Reп0,6Prп0,4/ dе = 0,023*2,67*10-2*975000,6*0,7010,4/0,13 = 4,66 Вт/м2*К,
де λ = 2,67*10-2 Вт/м*К,
Prп = 0,701.
Reп = w0*dе/υг = 17,5*0,13/174,3*10-6 = 13052,
де υг =174,3*10-6 – коефіцієнт кінематичної в язкості газів, м2/с.
αк = 0,023λ Reп0,8Prп0,4/ dе = 0,023*0,109*130520,8*0,580,4/0,13 = 30,4 Вт/м2*К,
де λ = 10,9*10-2 Вт/м*К,
Prп = 0,580.
Vк = Fк*L = 1,27*3,175 = 4 м3.
Fст = π*Дк*L+2Fк – Fвих = 3,14*1,27*3,175+1,27*2 – 0,635 = 14,57 м2.
S = 3,6* Vк/ Fст = 3,6*4/14,57 = 1,0 м.
∑Pп/P0 = VRO0/Vг+ VHO0/Vг = 0,398
12.Коефіцієнт ослаблення променів газовим середовищем:
k = 1,6*Тг/1000 – 0,5 = 1,6*1325,9/1000 – 0,5 = 2,1.
13.Приведений ступінь чорноти газів:
ξг = 1-е –k*(∑Pп/P0)*S = 1-е -2,1*0,398*1,0= 0,566
14.Значення коефіцієнта тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м2*К):
αвип = соξгξс(0,1*(Тг/100)4-0,1*(Тст/100)4)/(tг – tст)= 5,67*0,566*0,9((0,1*(13,259)4-0,1*( (7)4)/( 1052,9 -427) = 13,15 Вт/(м2*К)
де со = 5,67 Вт/м2*К4 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.
15.Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки конвекцією і випромінюванням:
αг = αк+ αвип = 30,4+13,15 = 43,55 Вт/(м2*К).
16.Поверхнева щільність теплового потоку, що проходить через стінку, Вт/м2:
q = (tг – tп)/[(1/ αг)+(δ/λ)+(1/αп)] = (1052,86 -30)/((1/43,55)+(0,02/45)+(1/4,66)) = 4297,75 Вт/м2.
17.Зовнішня поверхня циклонної камери, м2:
Fз = 2πД2/4+πДL- Fвих = 2*3,14*22/4+3,14*2*3,175-0,635 = 25,58 м2.
18.Теплова потужність віддана повітрю, Вт:
Q = qFз = 4297,75*25,58 = 109936,5 Вт
19.Температура підігрітого повітря, 0С:
tп' = tп+Q/спV2273 = 30+109936,5/1,33*7,65*273 ≈70 0С
Література
паливопідготовка" для студентів заочної форми навчання. .Миколаїв: НУК, 2005. . 108 с.