Курсовая с практикой на тему Тепловой расчет судового котла КВКА6/5, работающего на мазуте М20

Содержание:

Введение. 3

Исходные данные. 5

1. Назначение котлов, их
характеристика. 6

2. Тепловой расчет судового
котла  КВКА 6/5, работающего на мазуте
М20  11

2.1 Перерасчет элементарного
состава топлива с горючей массы на рабочую   11

2.2 Определение объема и
парциальных давлений продуктов сгорания  12

2.3 Определение энтальпии
продуктов сгорания. 14

2.4 Построение диаграммы i-t для
топлива (графика зависимости энтальпии дымовых газов от температуры) 16

2.5 Расчет предварительного
теплового баланса. 18

2.6 Определение начальной
энтальпии пара и питательной воды, а также секундного расхода топлива. 23

2.7 Определение основных
конструктивных элементов топки котла. 24

Заключение. 27

Список использованной литературы.. 29

Введение:

Паровым котлом называют теплообменный
аппарат, предназначенный для превращения воды в пар заданных параметров за счет
тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

Принцип действия парового котла определяется сущностью рабочих процессов,
происходящих в нем. Рабочие процессы в паровых котлах протекают в
воздушно-газовом тракте, в пароводяном тракте, и тесно взаимосвязаны друг с
другом.

Существует два основных источника получения тепла в паровом котле:

1.Непосредственное сжигание органического топлива в топке котла
(основной способ). При этом образуется большой объем горячих продуктов сгорания
(дымовых газов), которые являются теплоносителем, передающим теплоту
нагреваемой и испаряемой воде и перегреваемому пару;

2.Использование теплоты отработавших газов других типов тепловых
двигателей: дизельного двигателя или газотурбинной установки.

На судах различного назначения неотъемлемым и важным ресурсом является
водяной пар, который служит для разных целей. Если на судне предусмотрена
паросиловая установка, то пар необходим для вращения паровых турбин валопровода
судна и, как следствие, передачи энергии движителю.

Целью
курсовой работы является Тепловой расчет судового котла КВКА 6/5, работающего
на мазуте М20.

Для
достижения цели необходимо решить ряд задач:

— изучить
устройство парового котла модели КВКА 6/5;

— выполнить
тепловой расчет.

Данные устройства позволяют создать как традиционные для
России системы отопления, так и более перспективные, в том числе и
альтернативные системы. При этом, современные модификации данного оборудования
позволяют использовать различные виды жидкого топлива — для этого предусмотрена
возможность смены горелок. Использование специализированных котлов позволяет
существенно сократить затраты на отопление помещения и создать достаточно
экономичную систему, которая окупится в короткие сроки.

Заключение:

Надежная и экономичная
эксплуатация главных и вспомогательных судовых энергетических установок и
вспомогательных котлоагрегатов невозможна без регулярного контроля за качеством
их настройки, регулировки, технического состояния и обслуживания.

Паровой котел — это
агрегат, предназначенный для непрерывного производства пара с определенными
параметрами в результате превращения любого вида энергии в тепловую. Наиболее
распространенным источником тепловой энергии, используемым на судах, является
твердое и жидкое топливо.

В последние годы все шире
используется тепло газов, отходящих от двигателей внутреннего сгорания (в
утилизационных котлах) и имеющих температуру 300—450 С. Иногда для производства
пара используют электроэнергию (в электрокотлах) и атомную энергию (в судовых
реакторах).
В большинстве паровых котлов пар образуется в результате передачи тепла,
выделяющегося при сгорании топлива в топке, рабочему веществу — воде.
В паровом котле происходят следующие процессы, в результате которых
осуществляется непрерывное производство водяного пара:

а) топочный —
горение топлива в топке котла; аэродинамический— подача в топку воздуха и
удаление из газоходов продуктов горения топлива;

б) теплопередача —
передача тепла от газов к воде через поверхность нагрева;

в) гидродинамический—
движение (циркуляция) воды и пара внутри котла, вдоль его поверхности нагрева.

Эти процессы тесно
связаны между собой и сопровождаются такими побочными явлениями, как коррозия
металла, образование отложений, нарушение прочности элементов котла и другими,
что отражается на безаварийной и экономичной работе паровых котлов.

Мероприятия, направленные
на экономию топлива, относятся к одним из наиболее перспективных с точки зрения
повышения рентабельности флота. Значительная экономия топлива при эксплуатации
судовых энергетических установок (СЭУ) может быть получена за счёт полезного
использования теплоты отработавших газов главных и вспомогательных двигателей.

Анализ тепловых балансов
СЭУ показывает, что при эффективном использовании теплоты отработавших газов
судовых двигателей может быть ликвидирована необходимость в сжигании топлива в
автономных водогрейных или паровых котлах для получения горячей воды систем
отопления и приготовления горячей санитарной воды, пара на технологические
нужды и т.п.

Фрагмент текста работы:

1. НАЗНАЧЕНИЕ КОТЛОВ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА Судовой котел — это
устройство, предназначенное для производства теплоносителя (пара, воды или
специального масла) для определенных эксплуатационных целей. Большинство судов мирового флота оборудовано паровыми котлами.

Судовые паровые котлы можно классифицировать по следующим признакам:

а) по
назначению:

— на главные, обеспечивающие паром главный
двигатель (паровую турбину) и все потребители пара на ходу судна (корабля);

— вспомогательные, обеспечивающие паром все потребители судна на
стоянке при неработающих главных котлах, а также используемые для ввода в
действие главных котлов. На судах с ГТУ и ДЭУ вспомогательные котлы работают и
на ходовых режимах для обеспечения паром всех потребителей судна;

б) по
способу использования:

— на автономные, имеющие собственную
топливную систему и систему подвода воздуха, и использующие для выработки пара
теплоту продуктов сгорания, образующихся при сжигании органического топлива в
топке;

— утилизационные, использующие теплоту выхлопных газов ДЭУ или ГТУ;

— комбинированные, в которых подогрев воды и ее испарение могут
осуществляться как от собственной топливной и воздушной систем, так и от
теплоты продуктов сгорания других типов ЭУ;

в) по
конструкции:

— на водотрубные, в которых вода и
пароводяная смесь движутся внутри труб, омываемых снаружи горячими газами;

— огнетрубные, в которых горячие газы движутся внутри труб,
омываемых снаружи водой;

— комбинированные, имеющие в своем составе водотрубную и огнетрубную
части;

г) по
принципу организации движения воды и пароводяной смеси:

— на котлы
с естественной циркуляцией (ЕЦ),
в которых движение воды и пароводяной смеси по контуру циркуляции происходит за
счет разности плотностей питательной воды и образующейся при испарении воды
пароводяной смеси;

— котлы
с принудительной циркуляцией (ПЦ),
в которых движение воды и пароводяной смеси в контуре циркуляции происходит за
счет работы специального циркуляционного насоса.

В свою
очередь паровые котлы с ПЦ по кратности циркуляции делятся на котлы:

— прямоточные;

— с
принудительной циркуляцией малой кратности (ПЦ МК);

— с
многократной принудительной циркуляцией (МПЦ);

д) по
способу организации движения воздуха:

— на котлы с
вентиляторным дутьем (открытым и закрытым), в топке которых топливо сгорает при
давлении, незначительно превышающем атмосферное, а подача воздуха в топку
осуществляется котельным вентилятором;

— котлы с
компрессорным наддувом (высоконапорные котлы), в топке которых топливо сгорает
при давлении, существенно превышающем атмосферное: 0,2 ÷ 0,4 МПа (2 ÷ 4 кгс/см2),
а нагнетание воздуха в топку производится с помощью специального компрессорного
агрегата;

е) по типу
используемого топлива:

— на котлы, работающие на твердом топливе (уголь и
угольная пыль);

— котлы, работающие на жидком топливе (мазуты,
дизельное топливо);

— котлы,
работающие на газообразном топливе (природные и синтетические газы);

Для работы
судовых и корабельных паровых котлов обычно применяется жидкое топливо: мазуты
или (значительно реже) дизельные топлива. В исключительных случаях на
судах-газовозах с ПТУ могут использоваться паровые котлы с газовым отоплением,
работающие на перевозимом судном газе.

ж) по
расположению топочных устройств:

— на котлы с однофронтовым отоплением, в которых
топочные устройства располагаются на одном, переднем (со стороны обслуживания)
фронте котла;

— с двухфронтовым отоплением, в которых топочные
устройства расположены на переднем и заднем фронтах котла;

— с потолочным расположением топочных устройств;

— с боковым расположением топочных устройств;

На рис. 1 показан поперечный разрез
котла КВКА 6/5, предназначенный для газотурбинного судна. Индекс КВКА 6/5
означает, что агрегат водотрубный, автоматизированный с паропроизводительностью
топливной части 6000 кг/ч и утилизационной — 5000 кг/ч с рабочим давлением пара
0,6 МПа. Рисунок 1 —
Вспомогательный водотрубный котел марки КВКА 6/5

1 —
пароводяной барабан; 2 — парозаборный дырчатый лист; 3 — пароперегреватель
топливной части; 4 — конвективнъй пучок водогрейных труб; 5 — опускные трубы; 6
— водяной барабан топливной части; 7 — пароперегреватель утилизационной части;
8 — патрубок утилизационной части; 9- сажеобдувочные устройства; 10 — водяной
барабан утилизационной части; 11 — трубный пучок водогрейных труб
утилизационной части; 12 — подъемные трубы экрана топливной части; 13 —
металлическая перегородка раздела топливной и утилизационной части.

Основная особенность агрегата состоит
в том, что для работы турбогенератора он вырабатывает пар с небольшой
температурой перегрева. С этой целью как в топливной, так и в утилизационной
частях установлены пароперегреватели соответственно 3 и 7.

Топливная часть котла состоит из
подъемных труб экрана 12 и конвективного пучка 4, циркуляция воды
осуществляется по опускным трубам 5. Утилизационная часть котла состоит из
патрубка 8 подвода отработавших газов от ГТУ и омывают вначале
пароперегреватель 7, затем водогрейные трубы пучка 11. Пароперегреватель 3
топливной части имеет змеевиковую конструкцию. Топочное устройство включает
четыре горелки, расположенные по две на каждом фронте топливной части. Для всех
элементов котла применены водогрейные трубы одинакового размера (29×2,5 мм), за
исключением опускных труб размером 44×3 мм. В котле этого типа пароводяной
барабан 1 общий для топливной и утилизационной части, водяные барабаны для
каждой части отдельные — для топливной 6, для утилизационной 10. В пароводяном
барабане 1 внутри размещен парозаборный щит 2 и необходимые устройства для
нормальной эксплуатации котла.