Учебное пособие кемерово 2003 удк: 621. 221 (075) icon

Учебное пособие кемерово 2003 удк: 621. 221 (075)


2 чел. помогло.
Смотрите также:
Учебное пособие Кемерово 2003 удк: 167 /168 (075)...
Учебное пособие Кемерово 2003 удк: 167 /168 (075)...
Учебное пособие Кемерово 2004 удк: 664. 573 (075)...
Учебное пособие Нижний Новгород 2003 удк 502 (075. 8) Ббк 65. 9(2)28...
Учебное пособие ркп «Политехник» Волгоград 2003 удк 621. 316 925 C69...
Учебное пособие Кемерово 2001 удк: 008 (075)...
Учебное пособие Находка 2003 удк 658. 1: 338. 3 (075. 8) Ббк 65. 053...
Систематический курс учебное пособие Часть II. Социальная философия Кемерово 2008 удк 101 (075)...
Систематический курс учебное пособие Часть II. Социальная философия Кемерово 2008 удк 101 (075)...
Учебное пособие Кемерово 2007 удк...
Учебное пособие Кемерово 2004 удк 637. 5...
Учебное пособие Иваново 2001 удк 658. 01 (075)...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Кемеровский технологический институт

пищевой промышленности


Н.Г. Третьякова


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

И УСТАНОВКИ


УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ




Кемерово 2003

УДК:621.221 (075)


Печатается по решению редакционно-издательского совета Кемеровского технологического института пищевой промышленности


Рецензенты: профессор д.т.н. Моисеев Л.Л., Куз. ГТУ;

доцент к.т.н. Харлампенков Е.И., Российский государственный торгово-экономический университет.


^ Энергетические машины и установки. Учебное пособие/

Н.Г. Третьякова. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2003. - 48 с.


ISBN – 5 -89289 - 292 - 1


Учебное пособие к выполнению лабораторно - практических работ по курсу «Энергетические машины и установки». Предназначено для студентов специальности 101700 - Холодильные, криогенные установки и системы кондиционирования, специалистов по направлению подготовки «Энергомашиностроение» и имеет цель получить необходимые знания развития энергетики в современном обществе, использования энергетических машин и установок по производству, преобразованию и потреблению различных форм энергии.


ил. - 3, табл. - 10, библ. назв. - 5.





ISBN – 5 -89289 - 292 - 1 © Кемеровский технологический

институт пищевой

промышленности, 2003

ВВЕДЕНИЕ


Данное учебное пособие предназначено для студентов специальности 101700 –Холодильные, криогенные установки и системы кондиционирования. Оно включает в себя теоретический материал по разделам: «Топливно-энергетические ресурсы и их использование», «Основные потребители тепловой и электрической энергии», «Автономный источник тепловой энергии – котельная установка», «Двигатели внутреннего сгорания», лабораторные и практические работы по

курсу «Энергетические машины и установки». В приложении приводится справочный материал, в виде таблиц, необходимый для выполнения лабораторных и практических работ. Выполнение лабораторно - практических работ поможет студентам закрепить знания, полученные при изучении теоретического курса дисциплины.

Перед выполнением лабораторных и практических работ необходимо изучить соответствующий теоретический материал представленный в данном учебном пособии и рекомендуемой литературе. Исходные данные к задачам выбираются из соответствующих таблиц по последней и предпоследней цифре учебного шифра студента.

При выполнении лабораторно-практических работ необходимо соблюдать следующие условия:

  1. выписать условия задачи и исходные данные;

2) решение задач сопровождать кратким пояснением, в котором указывается, какая величина определяется и по какой формуле, какие величина подставляются в формулу и откуда берутся (из условия задачи, из справочника или были определены ранее и т.п.)

  1. вычисления производить в единицах системы СИ.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Сушкин И.Н. Теплотехника. - М: Металлургия, 1973.- 480 с.

  2. Теплотехника. Учебник / Под ред. В.Н. Луканина – 2-ое изд. М.: Высшая школа, 2000 -671с.

  3. Буянов О.Н. Тепло и хладоснабжение предприятий пищевой промышленности Ч.1., Ч.2. – Кемерово: 2001. – 118с, 107 с.

  4. Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки. – Л.: Машиностроение, 1980. – 632с.

5. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. – М.: Энергоиздат, 1984.- 80 с.

ТЕМА 1. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ


    1. Элементарный состав топлива. Расчет характеристик

рабочего топлива


Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.

По агрегатному состоянию топливо разделяют на твердое, жидкое и газообразное, а по происхождению - на естественное (природное) и искусственное (продукты переработки природных топлив).

Твердое и жидкое органическое топливо состоит из следующих элементов: углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N, органическая сера Sор, горючая колчеданная сера Sк, летучая сера Sл= Sор+ Sк. Помимо указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще внешний балласт – зола А и влага W. Состав твердого и жидкого топлива выражают в процентах по массе.

Рабочим составом топлива называют состав, в котором оно поступает в топку:


СРРР+ SлР+ WРР=100% - элементарный состав топлива.


Сухой состав топлива в отличие от рабочего не содержит влаги, а горючий состав не содержит влаги и золы.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. В общем, виде состав газообразного топлива можно записать следующим образом:


+H2+CO2+CO+H2S+N2+O2=100%.


Природный газ характеризуется высоким содержанием углеводородов СnH2n+2 (метан - СH4, этан – С2H6, пропан – С3H8, бутан – С4H10) и СnH2n (этилен - СH2, пропилен – С3H6). В искусственных газах преобладает CO2, CO, N2, H2.

Зная из задания месторасположение и марку топлива для твердого и газообразного топлива, находят элементарный состав топлива по рабочей массе (Приложение 1, Приложение 2).

Основной характеристикой топлива является теплота, выделяемая при его сгорании, она может быть высшей и низшей.

^ Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделяется в результате полного сгорания топлива.

Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, без учета теплоты, расходуемой на испарение влаги из топлива.

Низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива по его рабочей массе может быть определена по эмпирической формуле:


= 339,5 . СР + 1256 . НР - 109 (ОР - SЛР) - 25,8 (9НР + WP), кДж/кг.


Низшая теплота сгорания 1 м3 сухого газа, взятого при нормальных условиях, опреде­ляется по формуле:


= 0,01 . H2S + . CO + H2 +  (. СmНn ), кДж/м3,

где ,,- низшая теплота сгорания отдельных горючих

газов, приведена в приложении 3.


1.2. Выбор топочного устройства и коэффициента

избытка воздуха


Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные. Слое­вые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается твердое топливо во взвешенном состоянии в виде пыли, а также жидкое, распыляемое с помощью форсунок, и газообразное, поступающее в топку через го­релки. В зависимости от вида топлива и паропроизводительности котла выбирается тип топки. Типы топок, рекомендуемые для котельных агрегатов, приведены в приложении 4.

^ Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому, т.е.


= VВ/ VO.


Численная величина его и приведена в приложении 5.

Для камерных топок для газообразного топлива принять =1,15.

Величину присоса воздуха принять  = 0,3.

Коэффициент избытка воздуха за последней поверхностью нагрева:

УХ =  +  .


^ 1.3. Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

      1. Расчет горения твердого топлива


Теоретически необходимое количество воздуха, требуемое для полного окисления го­рючих элементов, входящих в 1 кг твердого топлива:


VО = 0,0889 (С P + 0,375 Sл Р) + 0,265 Н Р - 0,0333 .О Р, м3/кг .


Суммарный объем продуктов сгорания единицы топлива (Vг):


, м3/кг,


где - объем сухих трехатомных газов:

= 1,866.Р + 0,375 . Р)/100, м3/кг;

- теоретический объем азота:

= 0,79 VO + 0,008 . NP, м3/кг;

- объем избыточного воздуха:

= (УХ - 1) . VО, м3/кг;

- объем водяных паров:

= 0,111 Н Р + 0,0124 WP + 0,016 VО .УХ, м3/кг.


      1. Расчет горения газообразного топлива


Теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для полного окисления 1 м3 газообразного топлива, определяется по формуле:


VО =0,04760,5CO + 0,5H2 + (m + n/4)CmHn +1,5H2S - O2, м33.


Суммарный объем продуктов сгорания, определяется равенством:

, м33,

где = 0,01 (СО + СО2 + m.CmHn + H2S);

= 0,79 VO + 0,01 N2;

= ( УХ - 1) VО;

=0,01H2+H2S+(n/2).CmHn+0,124 dГ тл+0,0161 VО.УХ,

где dГ тл - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3

сухого газа dГ тл =10,1 г/м3н сухого газа.

      1. ^ Определение энтальпии продуктов сгорания


Полная энтальпия продуктов сгорания 1 кг или 1 м3н сжигаемого топлива определяется по формуле смешения:


=

= (ct) + (ct) +(ct) возд. + (ct) , кДж/кг; кДж/м3,


где (ct)i - произведение теплоемкости данного газа на температуру

принимают по температуре tух из задания (Приложение 9).


^ ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ


Тепловое потребление – это использование тепловой энергии на технологические процессы, связанные с перера­боткой продуктов (мяса, молока и т.д.) в тепло­использующих установках и коммунально-бытовые нужды (отопление, венти­ляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение).


    1. ^ Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха


Расчетные параметры наружного воздуха для систем отопления, вентиляции воздуха приведены в приложение 6.

Нормы метеорологических условий в производственных помещениях, общественных и жилых зданиях tв=(1618) ОС.


    1. ^ Годовой расход теплоты на технологические процессы


При заданном удельном расходе теплоты на единицу продукции часовой расход теплоты на технологические нужды по видам продукции определяют по формуле:

Qт =(qт . Рт)/n, ГДж/ч,


где qт - удельный расход теплоты на единицу продукции, ГДж/т;

Рт - производственная мощность по выработке продукции,

т/смену;

n – число часов в смене (принять 12 часов).

Годовой расход теплоты на технологические процессы:


Qтг = Qт . 300, ГДж,


где 300 - количество смен в году.

    1. ^ Годовой расход теплоты на отопление


Ориентировочный расход теплоты на отопление по укрупненным показаниям.

Часовой расчетный расход теплоты определяют по формуле:


Qo = J t . Vн . qo . (tв - tно), Вт,


где J t - поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от

расчетной температуры наружного воздуха при

tн=-10 ОС - J t=1,2; tн=-30 ОС - J t=1;

tн=-20 ОС - J t=1,1; tн-40 ОС - J t=0,9.

Vн - отапливаемый объем здания, м3;

qo - удельная тепловая отопительная характеристика, Вт/(м3 К);

tв - расчетная внутренняя температура отапливаемого

помещения, 0С;

tно - расчетная зимняя температура наружного воздуха

для отопления,0С (приложение 6).

Средний часовой расход теплоты на отопление:


Qoср = Qo .( tв - tсро )/( tв – tнo ), Вт,


где tсро-средняя температура отопительного периода, 0С

(приложение 6).

Годовой расход теплоты на отопление:


Qoг = Qoср . no . To . 3,6, кДж,


где no число дней отопительного периода (приложение 6).

To время работы системы отопления в сутки, часов

(при круглосуточной работе To = 24 часа).


    1. ^ Годовой расход теплоты на нужды вентиляции


Максимальный расчетный часовой расход теплоты на вентиляцию: Qв = Vв . m . Cвоз. (tв -tнв), кДж/ч,


где Vв - объем вентилируемого помещения, м3: Vв=0,6 . Vн;

0,6 - количество вентилируемых помещений;

m - кратность воздухообмена, 1/ч (принимаем 3  5);

Cвоз=1,26 кДж/(м3К) - объемная теплоемкость воздуха;

tв - расчетная температура воздуха в отапливаемом

помещении,0С;

tнв - расчетная температура наружного воздуха для проектиро-

вания вентиляции, 0С (приложение 6).

Годовой расход тепла на нужды вентиляции:


QвГ = Qв .в. [nов + (no - noв)((tв –tсро)/(tв -tнв))] .10-6, ГДж,


где в - продолжительность работы системы вентиляции, ч. в сутки

(принять12 часов);

nов - продолжительность работы системы вентиляции в

отопительном периоде: nов = 0,75 . nо.


    1. ^ Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения


Потребление горячей воды на технологические нужды при заданном удельном расходе горячей воды на выработку продукции определяют по формуле:

Vг.в. = qг.в. . Рт, м3/смену,

где qг.в. - удельный расход горячей воды на выработку

продукции, м3/т (из задания).

Средний расход теплоты на горячее водоснабжение в отопительный период:

Qг.в.=[(Vгв.Св..(tг.в.–tх..в.з)/в] . 10-6, ГДж/смену,


где Св = 4,19 кДж/(кгК) - теплоемкость воды;

 - плотность воды, кг/м3, принять =1000 кг/м3;

tг.в.- температура горячей воды, 0С в соответствии со СНиП.

II-34-76. Принять tг.в. =60 0С;

tх..в.з =5 0С - температура холодной воды в зимний период;

в - коэффициент полезного использования тепла в

водонагревателях: в=0,94  0,97.

Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения

определяется по уравнению:


Qг.в.г =Qг.в. nо +.Qгв (n-no) [(tг.в.-tх.в.л)/(tг.в. - tх.в.з)], ГДж,


где n=300 суток - длительность работы горячего водоснабжения

в течении года;

tх.в.л =15 0С - температура холодной воды в летний период;

 - коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на

горячее водоснабжение в летний период, по отношению к

расходу воды в отопительный период. При отсутствии

данных принимаем 0,8, курортов и южных городов  = 1.


^ 2.6. Расчет общего годового расхода тепла


Общий годовой расход тепла, который должен обеспечивать системы теплоснабжения, определяют как сумму расходов тепла отдельными потребителями:


Qp = Ксн (Qт + Qо + Qв + Qг.в), ГДж/год,


где Ксн - коэффициент для учета собственных нужд котельной

и непроизводственных затрат тепла, равный 1,05  1,2.


    1. ^ Суммарный часовой расход пара:


ΣДi =(ΣQi)/(h - Cк . tк), кг/ч,


где ΣQi- суммарный часовой расход теплоты на технологические нужды, отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, Дж/ч;

h –энтальпия сухого пара, при p=14атм, Дж/кг (Приложение 7);

Ск=4190 Дж/(кгК) - теплоемкость конденсата;

tк=70 0С – температура конденсата.

По суммарному часовому расходу пара из приложения 8 выбираем котельный агрегат для получения тепловой энергии.


^ ТЕМА 3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА


Составление теплового баланса котельного агрегата и анализ отдельных потерь помогает найти пути повышения коэффициента полезного действия котельной установки, рассчитать расход натурального и условного топлива.


    1. ^ Тепловой баланс котельного агрегата


Уравнение теплового баланса котельного агрегата выражает собой равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты, количеством теплоты, полезно использованным и тепловыми потерями. Уравнение теплового баланса имеет вид:


QPP = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, кДж/кг, (кДж/м3),


или в % от располагаемой теплоты топлива:


100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6, %,


где QPP - располагаемая теплота на 1 кг рабочего твердого и

жидкого или на 1 м3 газообразного топлива;


Q1 (q1) - теплота, полезно использованная котельным агрегатом;

Q2 (q2) - потери теплоты с уходящими газами;

Q3 (q3) - потери теплоты от химического недожога топлива;

Q4 (q4) - потери теплоты от механического недожога топлива;

Q5 (q5) - потери теплоты наружными поверхностями агрегата;

Q6 (q6) - прочие потери теплоты (потери теплоты с физической

теплотой шлаков).

^ Располагаемая теплота (кДж/кг, кДж/м3) на 1кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива определяют по формулам:


QPP = QНР + QВВНШ + QmФ + QФ - QК, кДж/кг;

QPP = QНС + QВВНШ + QmФ, кДж /м3,


где QНР - низшая теплота сгорания рабочей массы твердого или

жидкого топлива, кДж/кг;

QНС - низшая теплота сгорания по сухой массе газообразного

топлива, кДж/м3;

QВВНШ - теплота, внесенная в топку с воздухом, подогретым

вне котельного агрегата. Подсчитывается только в том

случае, если есть указания о внешнем подогрев воздуха;

QmФ - физическая теплота топлива, учитывается в тех случаях,

когда топливо предварительно подогрето или имеет

влажность WP  QнР/628 % , в этом случае температуру

топлива принимают равной 20ОС.


QmФ =m . Cm . tm , кДж/кг, (кДж/м3),

где tm - температура топлива, ОС;

m - масса топлива, равная 1 кг или 1 м3;

Сm - теплоемкость топлива, кДж/(кг К); (кДж/м3);

Для мазута:

Сm=(1,737 + 0,00251 . tм), кДж/(кг К),

где tм - температура подогрева мазута (принять 70 0С);




Скачать 0.84 Mb.
оставить комментарий
страница1/5
Дата30.09.2011
Размер0.84 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5
хорошо
  1
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх