Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


CAZAN IGNITUBULAR CU PIESA DE INTOARCERE A GAZELOR IN FOCAR

Tehnica mecanica

+ Font mai mare | - Font mai mic




UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII, BUCURESTI

FACULTATEA DE INSTALATII




PROIECT

CAZAN IGNITUBULAR CU PIESA DE INTOARCERE A GAZELOR IN FOCAR

Cuprins :

Tema ………………………………………pag. 1

Calculul arderii combustibilului gazos…….pag. 1

Bilanturile cazanului……………………….pag. 4

Calculul focarului………………………….pag. 6

Calculul sistemului convectiv……………..pag. 8

Desen………………………………………pag.10

Tema

Cazan cu piesa de intoarcere a gazelor de ardere

N=4

Qu = 60+5*N = 60+5*4 = 80 kW

Temperatura apa calda … 60/80 °C

Compozitia volumetrica procentuala a combustibilului gazos :

CH4 = 86+0.15*n = 86.6 %

C2H6 = 6.7*0.05*N = 6.9 %

C3H8 = 4-0.1*N = 3.6 %

C4H10 = 2.5-0.1*N = 2.1 %

N2 = 0.8 %

2. Calculul arderii combustibilului gazos

Calculul arderii combustibilului gazos se refera la arderea unittii de volum ( 1m3N ) de gaz in conditii normale fizice:

pN : 1.13 bar

tN : 273.15 K

Scopul acestui calcul este :

determinarea volumului alculate de aer necesar arderii stoichiometrice (Vo) a unui alcu cub normal de combustibil

determinarea componentelor gazelor de ardere pentru arderea stoichiometrica (teoretica, fara exces de aer)

Volumul alculate de aer necesar arderii:

Vo = 0.0476*( m+n/4)*CmHn)

= 0.0476*(CH4*2+C2H6*3.5+C3H8*5+C4H10*6.5)

= 0.0476*229 = [m3N/m3N]

Volumele teoretice ale gazelor de ardere:

VCO2 = 0.01*( Σm CmHn) = 0.01*(1*86.6+2*6.9+3*3.6+4*2.1) = 1.196 [m3N/m3N]

VSO2 = [m3N/m3N]

VRO2 = VCO2 = [m3N/m3N]

VN2 = 0.79*Vo+N2/100 = 0.79*10.9004+0.8/100 = [m3N/m3N]

VH2O = 0.01* (n/2* CmHn)+0.016*Vo =

= 0.01*(2*86.6+3*6.9+4*3.6+5*2.1 0.016*10.9004

= [m3N/m3N]

-pag.1-

Volumul alculate de de gaze de ardere, fara exces de aer ( = 1):

Vgo = VRO2+VN2+VH2O = [m3N/m3N]

Alegem coeficientul de exces de aer = 1.08 (cuprins intre 1.05 si 1.1)

Calculul arderii cu exces de aer:

è Volumul real de aer necesar arderii:

Va = *Vo = 1.08*10.9004 = [m3N/m3N]

Volumul real al gazelor de ardere:

Vg = Vgo -1)*Vo = 12.177+0.08*10.9004 = 13.049 [m3N/m3N]

Densitatea gazelor de ardere la stare normala:

o = ( comb +1.293* Va)/ Vg = (1+1.293*11.77)/13.049 = 1.2429 [kg/ m3N]

Presiunea partiala a gazelor triatomice din gazelle de ardere:

PRO2 = (VRO2/Vg)*Pg = (1.196/13.049)*1bar = [bar]

Presiunea partiala a vaporilor de apa:

PH2O = (VH2O/Vg)*Pg = (2.3624/13.049)*1bar = [bar]

Unde Pg este presiunea absoluta a gazelor de ardere

Puterea calorica inferioara a combustibilului gazos:

Hi = 358* CH4 +637.3* C2H6 +912.4* C3H8 +1184* C4H10 =

= 358* 637.3* 6.9 +912.4* 3.6 +1184* 2.1 =

= kJ/ m3N]

-pag.2-

Entalpia gazelor de ardere rezultate din arderea unitatii de combustibil

[kJ/m3N] sau [kJ/kg]

tg °C

VRO2=1.196

VN2=8.61

VH2O=2.36

Vgo=∑V=12.177

Vo=10.9004

α-1=0.08

iRO2

iRO2xVRO2

iN2

iN2xVN2

iH2O

iH2OxVH2O

Igo=∑(ixV)

iaer

iaerxVo=Ivo

(α-1)x(iaerxVo)

I=Igo+(α-1)x(iaerxVo)





-pag.3-

3. Bilanturile cazanului

  1. Bilantul general al cazanului

Conturul de bilant:

Qc = Qu Qcos-Qaer)+Qext+Qch /:Qc

1 = Qu/Qc +(Qcos-Qaer)/Qc +Qext/Qc +Qch/Qc

1 = +qcos+qext+qch

= 1- qcos – qext – qch

Aleg tcos = 150 °C

Din tabelul de la pag 3:

t=100 °C … Ig=1786.86

t=200 °C … Ig=3610.69

è Ig cos = 2698.775

taer = 20 °C è Iaero =Vo*cpa*taer = 10.9004*1.2971*20 = 282.778

qcos = (Qcos-Qaer)/Qc = (B*Ig cos – B*α*Iaero)/(B*Hi) = (Ig cos – α*Iaero )/Hi =

= (2698.775-1.08*282.778)/41171.21 = 0.058

Aleg qext = 1% ( cuprins intre 0.5 si 1.5 % )

qch = 0.3% ( cuprins intre 0.1 si 0.5 % )

è = 1- 0.058-0.01-0.003 = 0.929

Cum = Qu B*Hi)

è B = Qu *Hi) = 80000/(0.929*41171.21*10^3) = 0.002091 [m3N/min]

B = 0.002091*3600 = 7.5276 [m3N/s]

-pag.4-

  1. Bilantul partial pe suprafete –determinarea fluxurilor de caldura transferate pe diverse zone ale cazanului (focar,drum convectiv)

Qu = QF+QC

It = (1-qch)*Hi+α*Iaero = (1-0.003)*41171.21+1.08*282.778 = 41353.0966

Cu It alculate intram in diagrama de la pag.3 :

è tt = 1930 °C

Alegem tf = 500 °C (cuprins intre 450 si 550 °C) si intram in diagrama de la pag.3:

è If = 8730.85

QF = (1-qext)*B*(It-If) = (1-0.01)*0.002091*(41353.0966-8730.85) = kW]

QC = Qu-QF = 80-67.53098 = kW]

QC = (1-qext)*B*(If-Ic) è Ic = If – (QC (1-qext)*B)) = 2707.43385

Cu Ic alculate intram in tabelul de la pag.3 è tc = 150.4745 °C

Verificam inchiderea bilantului :

εt = |tc-tcos|*100/(tt-tcos) = |150-150.4745|*100/(1930-150.4745) = 0.0266 ≤ 0.5%

εI = |Icos-Ic|*100/(It-Icos) = |2698.775-2707.43385|*100/(41353.0966-2698.775)

= 0.5%

-pag.5-

4. Calculul termic al focarului

Calculul termic al focarului este foarte complex deoarece transferal de caldura de la flacara si gaze la apa se face prin intermediul piesei de intoarcere din focar. In cele ce urmeaza se prezinta un calcul simplificat bazat pe valori medii ale parametrilor termici si gazodinamici ce intervin in calcul.

QRC+QGF=QF

Dimensionarea corpului de intoarcere

Aleg QRC = 87.5% QF

qR = 50 [ kW/m2 ]

SRC = QRC/qR suprafata corpului radiant

= 0.875*QF/qR = 0.875*67.53098/50 = 1.1817 m2

SRC = π*dc*Lf+ π*dc2/4

Se admite ca Lf/dc = 1.75

è dc dc è dc m

Lf m

Vc = π*dc2*Lf/4 = 0.112 m3 -- volumul camerei de ardere

Sper = π*dc*Lf +π*dc2/2 = 1.3293 m2 -- suprafata peretilor camerei de ardere

s = 4*Vc/ Sper = 0.337 m -- grosimea stratului radiant de gaze

ψ = SRC/Sper = 0.8889 ≤ 1 -- gradul de ecranare

Caracteristica radianta a gazelor de ardere in camera de ardere:

kg = (0.8+1.6*pH2O)/√(( pH2O+ pRO2)*10^5*s)*(1-0.38*Tmg/1000)*( pH2O+ pRO2) =

= (0.8+1.6*0.181)*10^5/ (0.181+0.09165)*10^5*0.337)*(1-0.38*1488/1000)* ( 0.181+0.09165) = 0.425897

Tmg = (1939+500)/2+273 = 1488 K

Coeficientul de absorbtie al gazelor de ardere din focar:

ag = 1-℮^(-kg*s) = 0.1337

Caracteristica radianta a flacarii:

kfl = 1.6*Tmg/1000-0.5 = 1.8808

Coeficientul de absorbtie al flacarii:

afl = 1-℮^(-kfl*s) = 0.4694

a = β*afl 1- β)*ag = 0.20576

Caracteristica radianta a camerei de ardere:

afc = 0.82*a/(a+(1-a)* ψ*ξ) = 0.82*0.20576/(0.20576+(1-0.20576)*0.8889*0.8)

= 0.21896

-pag. 6-

Factorul de pozitie al arderii in camera de ardere:

M = aM-bM*h/Hf = 0.54-0.2*0.5 = 0.44

h/Hf=0.5 pentru ca arzatorul este pozitionat pe centru

La tmg = 1215 °C è Ig = 24733.64

cp = Ig / Vg*tmg = 24733.64/(13.049*1215 = 1.56

T*f = Tt /

= (1930+273) (0.44*(5.67*10^(-8)*0.8*0.21896*2203^3*1.1817/((1- 0.003)*0.002091*13.049*1.56*1000))^0.6+1) = 1014.718 K

Aleg wg = 5m/s

tgm = (tf*+tf)/2 = (500+1154.747)/2 = 827.3735 °C

è df = √[dc2+4*B*Vg*(tgm+273)/(π*wg’*273)]

= 0.433672+4*0.002091*13.049*(827.3735+273)/(π*5*273)= 0.464855

~ 0.47m

wg = B*Vg*(tgm+273)/(π/4*(df2-dc2)*273)

= 0.002091*13.049 π/4*(0.47^2-0.43367^2)*(827.3735+273)/273 = 4.267405m/s

ε = 11.21*10-3*wg-0.6474 = 11.21*10-3*4.267405-0.6474 = 0.004382

lc = df-dc = 0.47-0.43367 = 0.03633 m

La t = 827.3735 è υg = 137.4747*10-6 m2/s

Re = wg*lc/ υg = 1127.733 < 2300 è regim laminar

Pr = 0.5975

λ = 7.1094*10-2 W/m2K

Nu = [49.37 1.615*(1127.733*0.5972*0.03633/(0.7589+0.3)) 2.3-0.7)3]1/3 = 4.77

αc = Nu* λ/lc = 4.77*7.1094/)100*0.03633) = 9.33

s = 0.9*(df-dc) = 0.032697

Tgm = (Tf*+Tf)/2 = 893.859 K

Tp = tm +20+273 = 363 K

kg = (0.8+1.6*pH2O)/√(( pH2O+ pRO2)*105*s)*(1-0.38*Tmg/1000)*( pH2O+ pRO2)

= 2.07768

ag = 1-е-kg*s = 1-е-2.07768*0.032697 = 0.065678

αr = 5.765*10-8*(ap+1)/2*ag*Tgm3[(1-(Tp/Tgm)3/6/(1-Tp/Tgm)]

= 5.765*10-8*(0.82+1)/2*0.065678*893.8593[(1-(363/893.859)3/6/(1-363/893.859)]

= 1.502966

α1 = αc + αr = 9.33+1.502966 = 10.832966

kGF = α1/(1+ε* α1) = 10.832966/(1+0.004382*10.832966) = 10.342

ΔtmGF = [(tf*-70)-(tf-70)]/ln[(tf*-70)/(tf-70)]

= (1014.718-273-70)-(500-70)/ln[(1014.718-273-70)/(500-70)] = 541.9037

-pag.7-

QF = kGF*(π*df*Lf)* ΔtmGF = 6276.806

Tf*= 1014.718 è tf* = 741.718 °C

è If* = 12357.81159

If = If* -QGF (1-qext)*B] = 9325.669

tf = 544.6155 °C

5. Calculul sistemului convectiv

Aleg Ø42x3 (dc*δ)

w’=2.5m/s

tgm = (tf+tcos)/2 = (544.6155+150.4745)/2 = 347.545

Scirc = B*Vg/w’*(tgm+273)/273 = 0.025

n’ = 4*Scirc/(π*di2) = 24.385 è n = 26 tevi

w = B*Vg n*π*di2/4)*(tgm+273)/273 = 2.345 m/s

La tgm = 347.545 °C:

υ = 52.74157*10-6

λ = 5.2541*10-2

Pr = 0.650491

tm = 70 °C è tp = 70+15 = 85°C

Coeficientul de schimb de calcura prin convectie se determina utilizand relatii criteriale pentru circulatia gazelor de ardere la interiorul tevilor :

Re = 1600.472>2300

εo* = 1.9

L = Lf+0.3 = 1.0589

Nu = 10.277

αc = 14.855

Coeficientul de schimb de caldura prin radiatie se determina astfel:

Tgm = 347.545+273 = 620.545 K

s = 0.9*0.036 = 0.0324 m

kg = 7.9879

ag = 0.228028

Tp = 70+20+273 = 363 K

αr = 5.883

α1 = αc + αr = 15.145+5.888 = 20.735

k1 = α1 1+ε* α1) = 18.287

ε = 0.006

-pag.8-

Δtm = 222.1057444

Sc = Qc / k* Δtm = 12470 18.7488*222.105) = 3.070

Lc = Sc/n*π*di = 0.964 m

Lf = 0.7589 m

-pag.9-








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1067
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site