Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện ly tâm tại công ty trách nhiệm hữu hạn xây lắp sản xuất và thương mại điện cơ sdc

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình riêng tơi Kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Huế, tháng 06 năm 2016 Tác giả Ngơ Anh Hịa ii LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận này, cố gắng thân, nhận quan tâm, giúp đỡ thầy giáo khoa Cơ khí - Cơng nghệ Trường Đại học Nông Lâm Huế, đặc biệt thầy hướng dẫn NGƯT TS Đinh Vương Hùng tận tình giúp đỡ cho tơi hồn thành tốt luận Qua đây, xin trân trọng cảm ơn tất giúp đỡ chân thành tình cảm quý báu Huế, tháng 06 năm 2016 Tác giả Ngô Anh Hịa iii TĨM TẮT Đề tài hướng đến việc thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt nước công nghệ đúc cột điện bê tông ly tâm Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất Thương mại Điện Cơ SDC nhằm tiết kiệm nhiên liệu, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, đảm bảo chất lượng bê tông giảm giá thành sản phẩm Đề tài tiến hành làm thực nghiệm xác định cường độ mẫu bê tơng có gia nhiệt nước theo thời gian ninh kết đối chứng với mẫu không gia nhiệt Qua thực nghiệm đề tài kiểm chứng ảnh hưởng trình gia nhiệt nước, có khả rút ngắn thời gian ninh kết bê tơng xuống cịn 8-10 mà cường độ bê tông đạt 60-70% cường độ bê tông dưỡng hộ điều kiện tự nhiên sau 28 ngày Đồng thời đề tài đánh giá ưu nhược điểm hệ thống lò sử dụng Công ty để cung cấp nước cho q trình dưỡng hộ bê tơng Trên sở đánh giá trạng lò hữu, chế độ làm việc hệ thống gia nhiệt nước quy trình sản xuất cơng nghệ đúc cột điện bê tơng Cơng ty đề tài tính tốn q trình trao đổi nhiệt lị hơi, lượng tiêu hao nhiên liệu lị tính nhiệt kiểm tra cho lị Bên cạnh đề tài tính tốn thiết kế hâm nước để tận dụng nhiệt khói thải tăng suất sử dụng lò iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ix MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀ TÀI .1 1) Mục tiêu chung 2) Mục tiêu cụ thể Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1) Ý nghĩa khoa học 2) Ý nghĩa thực tiễn NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1.1 Khái niệm bê tông .3 1.1.2 Khái niệm bê tông cốt thép .3 1.1.3 Hỗn hợp bê tông 1.1.4 Quá trình rắn xi măng .4 1.1.5 Đẩy nhanh rắn bê tông nhiệt độ thường 1.1.6 Đẩy nhanh rắn bê tông nhiệt độ cao .8 1.2 TỔNG QUAN LÒ HƠI 1.2.1 Q trình phát triển lị .9 1.2.2 Cấu tạo chung lò .18 1.2.3 Các đặc tính lị 24 v 1.2.4 Phương trình cân nhiệt lị .24 1.2.5 Tổn thất nhiệt lò 26 1.2.6 Những khả tận dụng nhiệt thải lị cơng nghiệp 31 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT CỘT ĐIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP KIỂU ĐÚC LY TÂM CÓ GIA NHIỆT HƠI NƯỚC 32 1.3.1 Giới thiệu lực Công ty TNHH XL SX & TM Điện SDC .32 1.3.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất cột điện bê tơng ly tâm 33 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .40 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .40 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 40 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .40 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 40 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.3.1 Phương pháp vấn chuyên gia 40 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 40 2.3.3 Phương pháp tính tốn thiết kế 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .42 3.1 PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA Q TRÌNH GIA NHIỆT HƠI NƯỚC ĐẾN QUÁ TRÌNH NINH KẾT BÊ TÔNG 42 3.1.1 Thực nghiệm xác định cường độ bê tơng có gia nhiệt nước theo thời gian 42 3.1.2 Nhận xét .43 3.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CỦA LỊ HƠI TẠI CƠNG TY 44 3.2.1 Nguyên lý làm việc lò .44 3.2.2 Phân tích ưu nhược điểm lị sử dụng 45 3.3 TÍNH NHIỆT TRỊ CỦA NHIÊN LIỆU 46 3.4 THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY NHIÊN LIỆU 47 3.5 ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY .48 3.6 CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI 49 3.7 LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU .51 vi 3.8 TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA 52 3.8.1 Thể tích buồng lửa .52 3.8.2 Tính nhiệt buồng lửa 52 3.9 TÍNH TỐN NHIỆT CÁC BỀ MẶT ĐỐI LƯU 55 3.10 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC .59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .62 KẾT LUẬN 62 KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .63 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa B kg/ h tiêu hao nhiên liêu c kJ/ kg độ nhiệt dung riêng d mm đường kính ống D kg/h sản lượng F m2 diện tích G kg/s lưu lượng i kJ/ kg entanpi k W/m.độ hệ số truyền nhiệt l m chiều dài ống L m chiều dài hâm nước p kG/cm2 áp suất Q kJ nhiệt lượng kW suất nhiệt kJ/kg nhiệt trị t nhiệt độ v m3/kg thể tích riêng V m3 thể tích m3/s lưu lượng thể tích  m/s vận tốc  W/m.độ hệ số dẫn nhiệt α W/m2.độ hệ số tỏa nhiệt đối lưu α - hệ số khơng khí thừa t, t mức tăng hay chênh nhiệt độ  - hiệu suất  kg/m3 khối lượng riêng C C viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng thống kê cột điện bê tông ly tâm - tiết diện tròn 33 Bảng Kết cường độ chịu nén mẫu bê tông máy kéo nén WE-300 42 Bảng Các giá trị phổ biến hệ số khơng khí thừa 46 Bảng Thành phần nhiên liệu củi gỗ 46 ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lị kiểu bình 10 Hình 1.2 Lị ống lò 10 Hình 1.3 Lị ống lửa .11 Hình 1.4 Lị nằm ống lị ống lửa có dịng khói quặt trở lại 12 Hình 1.5 Sơ đố cấu tạo lị tuần hồn cưỡng có bội số lớn Lamơn 14 Hình 1.6 Lị ống nước thẳng đặt đứng bao 15 Hình 1.7 Sơ đồ lị trực lưu 16 Hình 1.8 Sơ đồ lị đốt thủ cơng .18 Hình 1.9 Lị đốt than phun .19 Hình 1.10 Lị ghi xích 19 Hình 1.11 Dạng sơ đồ nối nhiệt tổ hợp .21 Hình 1.12 Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ nhiệt nước ngưng bão hòa .22 Hình 1.13 Ống xoắn hâm nước 23 Hình 1.14 Dạng khơng gian sấy khơng khí 23 Hình 1.15 Lau khn cột điện 36 Hình 1.16 Đặt cốt thép vào khn 37 Hình 1.17 Rải bê tơng vào khn Hình 1.18 Sau rải bê tơng vào khn 37 Hình 1.19 Căng cốt thép Hình 1.20 Dàn quay ly tâm 38 Hình 1.21 Dưỡng hộ cho cột điện Hình 1.22 Tháo khn cho cột điện 38 Hình 1.23 Trạm trộn bê tơng 39 Hình 3.1 Đồ thị so sánh cường độ chịu nén mẫu bê tơng 43 Hình 3.2 Ngun lý cấu tạo lò 44 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sản phẩm Công ty Điện Cơ SDC sản xuất cột điện bê tông ly tâm (BTLT) phục vụ cho công trình lưới điện trung hạ áp (C8-C12) Với quy mô sản xuất đơn vị dạng vừa nhỏ, số lượng khuôn quay đúc cột để sản xuất cịn nên cần thiết phải có hệ thống cấp nhiệt để sấy cột rút ngắn thời gian đông cứng (ninh kết) bê tông cốt thép, bảo đảm cường độ bê tông theo yêu cầu tăng hiệu suất sử dụng hộp khuôn Hệ thống cấp nhiệt để gia nhiệt cho cột điện lị cơng nghiệp sử dụng củi để đốt Nguồn nước cấp cho lò lấy trực tiếp từ nguồn nước sinh hoạt Cơng ty Cấp nước Thừa Thiên Huế, nhiệt độ nước cấp vào lò 30 oC Nhiệt lượng cung cấp cho trình sinh lớn nên nhiên liệu tiêu hao lớn Trong nhiệt độ khói thải lại cao, dao động từ 180 - 200oC Vì để góp phần sử dụng lượng tiết kiệm, hiệu giảm chi phí đầu vào vấn đề thu hồi nhiệt khói sau khỏi lị để làm nóng nước cấp vào lò cần thiết Với lý đó, tơi thực đề tài: "Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt nước công nghệ đúc cột điện ly tâm Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất Thương mại Điện Cơ SDC" MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀ TÀI 1) Mục tiêu chung Nghiên cứu, thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt nước công nghệ đúc cột điện ly tâm Công ty TNHH XL SX & TM Điện SDC nhằm tiết kiệm nhiên liệu, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, đảm bảo chất lượng bê tông giảm giá thành sản phẩm 2) Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu công nghệ bê tông công tác sản xuất cột điện bê tông ly tâm, phương pháp đông cứng bê tông để đảm bảo cường độ bê tông theo yêu cầu kỹ thuật Nghiên cứu thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt khói lị sau lị cơng nghiệp kiểu ống lị - ống lửa nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí đầu vào Cải tiến quy trình cơng nghệ thiết bị gia nhiệt, cấp nhằm tăng cường trình ninh kết bê tông cốt thép cột điện đúc ly tâm, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, bảo đảm chất lượng 49 - Entanpi khói thực tế IKhoi = I0Khoi + (α - 1) I0KK = 1458,99 + (1,4 - 1) 179.79 = 1530,90kJ/kgnl [2] 3.6 CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LỊ HƠI Lập phương trình cân nhiệt cho lị xây dựng phương trình biểu diễn cân lượng nhiệt đưa vào lò với lượng nhiệt sử dụng hữu ích tổn thất nhiệt lò Nhiệt lượng sinh đốt cháy nhiên liệu lị lượng nhiệt nhiên liệu khơng khí mang vào nhiệt lượng giải phóng từ chúng xảy q trình cháy Nhiệt lượng sinh đốt cháy nhiên liệu lò phân chia làm hai thành phần: phần nhiệt sử dụng để sinh (gọi nhiệt lượng hữu ích) phần nhiệt bị trình làm việc (gọi tổn thất nhiệt lị) Như ta có phương trình cân nhiệt: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 [1] Trong đó: Qđv: Nhiệt lượng đưa vào lò, kJ/ kg; Q1 : Nhiệt lượng hữu ích để sinh hơi, kJ/ kg; Q2 : Là lượng tổn thất nhiệt khói thải mang ngồi lò hơi, kJ/ kg; Q3 : Là lượng tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn mặt hóa học, kJ/ kg; Q4 : Là lượng tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn mặt học, kJ/ kg; Q5: Là lượng tổn thất nhiệt tỏa nhiệt từ mặt ngồi tường lị khơng khí xung quanh, kJ/ kg; Q6 : Là lượng tổn thất nhiệt xỉ nóng mang ngồi, kJ/ kg; - Nhiệt lượng đưa vào lò: Qđv = Qtlv+ Qnl + Qnkk + QP [1] Ở đây: Qtlv: Nhiệt trị thấp nhiên liệu, (kJ/ kg); Qnl: Nhiệt vật lý nhiên liệu, (kJ/ kg); Qnkk: Nhiệt lượng khơng khí sấy nóng nhờ nguồn nhiệt ngoài, (kJ/kg); QP : Lượng nhiệt phun vào lị hơi, (kJ/ kg); 50 Vì thực tế khơng khí nhiên liệu cấp cho lị khơng sấy nguồn nhiệt bên ngồi nên Qnl, Qnkk, QP xem gần không lượng nhiệt đưa vào lò nhiệt trị thấp nhiên liệu: Qđv = Qtlv = 18198,64 kJ/ kg - Tổn thất nhiệt khói thải mang ngồi lị Q2 = hoặc: q2 = (I th − I kkl )(100 − q4 ) , kJ/kg [1] 100 (I − I kkl )(100 − q ) Q2 100 = th Qdv Qdv [1] Ith = I0Khoi = 1458,99 kJ/ kg nl Ikkl = I0KK = 179,79 kJ/ kg nl q = (1458,99 − 179,79)(100 − 14) = 6%  (4 ÷ 8%) thỏa mãn yêu cầu [1] 18198,64 - Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn hóa học Các yếu tố ảnh hưởng đến q3 bao gồm: Nhiệt độ buồng lửa, hệ số khơng khí thừa phương thức xáo trộn khơng khí với nhiên liệu trongg buồng lửa Nhiệt độ buồng lửa thấp q trình cháy xấu đi, tổn thất q3 tăng Hệ số khơng khí thừa q3 nhỏ q2 lại tăng (tuy nhiên hệ số không khí thừa lớn làm cho nhiệt độ buồng lửa thấp q3 lại tăng) Sự pha trộn nhiên liệu khơng khí tốt q3 nhỏ Vì phải tính chọn α cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 nhỏ Nếu chiều dài buồng lửa không đạt yêu cầu tối thiểu thời gian nhiên liệu lưu lại buồng lửa ngắn làm cho nhiên liệu cháy khơng hồn toàn làm cho q3 tăng Khi đốt nhiên liệu rắn: buồng đốt bột than q3 thường nhỏ 0,5%, buồng lửa ghi xích tổn thất q3 đạt đến 0,5-1%, với buồng lửa ghi thủ công q3 đạt đến 2% cao Khi đốt mazut q3 cao cháy mazut cacbuahy đro dễ bị phân hủy tạo thành liên kết khó phản ứng (mồ hóng), thường q3 = 3% Chọn q3 = 2% với buồng lửa ghi thủ công [1] - Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn học Yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn mặt học kích cỡ hạt, tính kết dính tro, tốc độ cách tổ chức cấp gió lị ghi, khe hở ghi lớn tổn thất q4 lớn Nếu việc phân phối gió cấp I II không tốt, thổi bay hạt nhiên liệu chưa cháy hết khỏi buồng lửa Kích thước hạt 51 khơng q4 lớn Buồng lửa phun có q4 bé nhất, đặc biệt buồng lửa thải xỉ lỏng coi q4 = 0, hạt nhiên liệu rơi xuống đáy lò gặp xỉ chảy lỏng có nhiệt độ cao nên tiếp tục cháy cháy kiệt Đối với buồng đốt kiểu phun: q4 đạt đến 4%; buồng đốt ghi từ 2-14% Chọn q4 = 14% với buồng lửa ghi thủ công [1] - Tổn thất nhiệt tỏa nhiệt mơi trường xung quanh Trong q trình vận hành, nhiệt độ bề mặt hệ thống thiết bị lò cao nhiệt độ môi trường xung quanh, nên ln ln có nhiệt tỏa từ bề mặt đến môi trường xung quanh tạo thành tổn thất q5 Giá trị q5 không lớn, bẳng khoảng 0,5 - 3,5% Tổn thất q5 phụ thuộc vào công suất, vào diện tích bề mặt, độ chênh nhiệt độ bề mặt thiết bị với môi trường, với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu xạ bề mặt với môi trường xung quanh mà chủ yếu tốc độ gió xung quanh màu sắc bề mặt Ta chọn q5 = 0,8% [2] - Tổn thất nhiệt xỉ mang ngồi lị a x (C )x Alv 0,9.560.2 q6 = = = 0,055% Qdv 18198,64 [1] ax = 0,9 - tỷ lệ tro bay theo khói (C.θ)x = 560 kJ/ kg với nhiệt độ tro xỉ lò 6000C - Hiệu suất lò  = 100 - q2 - q3 - q4 - q5 - q6 = 100 - - - 14 - 0,8 - 0,055 = 77,145% 3.7 LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Phụ tải nhiệt lị xác định theo cơng thức: Q1 = Dqn (iqn - inc) + Dbh (i'' - inc) + Dtg (i''tg - i'tg) + Dx (i' - inc) [5] Ở đây: Dqn: Lượng nhiệt khỏi lị Vì sản xuất bão hịa nên Dqn = 0; iqn: entanpi nhiệt; Dbh: Lượng bão hịa dẫn cung cấp trực tiếp khơng qua nhiệt; i'': entanpi bão hòa, xác định theo áp suất bao Lượng nước xả lị nên Dx = 0; inc: entanpi nước cấp cho lò; 52 Dtg: Lượng nhiệt trung gian Khơng có q nhiệt trung gian nên Dtg = 0; i'tg i''tg entanpi vào khỏi nhiệt trung gian  Q1 = Dbh (i'' - inc) Tra bảng nước nước bão hòa theo áp suất p =2,5 bar ta có: i'' = 2715 kJ/ kg Với tnc = 300C p = 2,5 bar, tra bảng nước chưa sơi q nhiệt ta có: inc = 126 kJ/ kg Q1 = 100 (2715 - 126) = 258900 kJ/ kg Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn lò: Btt = Q1 258900 = = 18,5kg / h Qdv  18198,64.0,77145 [5] 3.8 TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA 3.8.1 Thể tích buồng lửa - Chiều dài buồng lửa: Lbl = 2800mm = 2,8m - Đường kính trung bình buồng lửa: Dbl = 770mm = 0,77m - Diện tích tồn buồng lửa: Fv =  Dbl Lbl = 3,14 0,77 2,8 = 6,77 m2 - Thể tích buồng lửa: Vbl =  Dbl2 Lbl/ = 3,14 0,772 2,8/ = 1,3 m3 3.8.2 Tính nhiệt buồng lửa - Nhiệt lượng hữu ích tỏa buồng lửa Qbl = Qđv 100 − q3 − q4 − q6 + Qkk − Qkkl 100 − q4 [1] Qkkl - nhiệt lượng khơng khí mang vào lị có sấy sơ bên ngồi, lị khơng có sấy khơng khí nên Qkkl = Qkk - nhiệt vật lý khơng khí mang vào buồng lửa 53 Qkk = (αbl - αbl)I0'' + αbl Ikkl , kJ/ kgnl [1] = αbl Ikkl = 0,05 179,79 = kJ/ kgnl Trong đó: αbl - hệ số khơng khí thừa cửa buồng lửa; αbl - lượng khơng khí thừa khơng khí lạnh lọt vào buồng lửa; Ta chọn αbl = 0,05 I0'', Ikkl - entanpi khơng khí nóng khơng khí lạnh, kJ/ kg  Qbl = 18198,64 100 − − 14 − 0,055 + = 17772,78 kJ / kg 100 − 14 - Nhiệt lượng truyền lại cho buồng lửa với kg nhiên liệu Qbx = (Qbl - I''bl) [1] Trong đó:  - hệ số giữ nhiệt  = 1− q5 0,8 = 1− = 0,99  + q5 77,145 + 0,8 I''bl - entanpi khói cửa buồng lửa Ta chọn nhiệt độ khói cửa buồng lửa θ''bl = 7000C Vậy I''bl = 11866,41 kJ/ kg  Qbx = 0,99 (17772,78 - 11866,41) = 5847,31 kJ/ kg - Tổng nhiệt dung trung bình sản phẩm cháy kg nhiên liệu (Vc)tb = Qbl − I "bl [1]  a −  "bl Từ Qbl = Ia = 17772,78 kJ/ kg Tra bảng entanpi sản phẩm cháy ta có: θa = 9400C Vậy (Vc)tb = 17772,78 − 11866,41 = 24,61 kJ / kg.0 C 940 − 700 - Hệ số bám bẩn bề mặt hấp thụ xạ quy ước, tính đến giảm hấp thụ nhiệt làm bẩn bề mặt, chọn theo bảng ta  = 0,45 [2] - Độ đen buồng lửa a0 = 0,82.a' a'+(1 − a') [5] 54 Trong đó: - Độ dày đặc dàn ống buồng lửa = Hb =1 Fv Hb - diện tích vách dàn ống choán chỗ Hb = Fv = 6,77 m2 a' - độ đen hiệu dụng lửa a' =  a  - hệ số phụ thuộc vào sắc thái lửa, tra bảng ta  = 0,65 a - độ đen môi trường buồng lửa a = - e-kps [2] p - áp suất buồng lửa, chọn p = at [2] k - hệ số làm giảm tia xạ môi trường buồng lửa  "bl 700 + 273 k = 1,6 1000 − 0,5 = 1,6 1000 − 0,5 = 1,06 s - bề dày hiệu dụng lớp xạ s = 3,6 Vbl 1,3 = 3,6 = 0,69 Fv 6,77 [2] kps = 1,06 0,69 = 0,73  Vậy  a = - e-0,73 = 0,52 a' =  a = 0,65 0,52 = 0,34 a0 = 0,82.0,34 = 0,44 0,34 + (1 − 0,34).1.0,45 - Hệ số M kể đến đặc tính trường nhiệt độ buồng lửa, nhiên liệu rắn buồng lửa ghi có: M = 0,59 - 0,5 X [1] X - vị trí tương đối điểm có nhiệt độ cực đại buồng lửa X = hvf [1] H bl hvf - khoảng cách từ đáy buồng lửa hay từ phễu tro lạnh đến mặt phẳng có nhiệt độ cực đại khói (thường độ cao trục buồng lửa) 55 hvf = 0,64m Hbl - khoảng cách đến cửa buồng lửa Hbl = 2,8m  X= Vậy 0,64 = 0,23 2,8 M = 0,59 - 0,5 023 = 0,475 - Nhiệt độ khói cửa buồng lửa  "bl = =  a + 273  4,9. H b a0 ( a + 273)  M  108..Btt Vctb   940 + 273 [12] − 273 0, +1  4,9.0,45.6,77.0,44.(940 + 273)  0,475  108.0,99.18,5.24,61   − 273 = 7280 C 0, +1 Do chênh lệch nhiệt độ < 300C nên khơng cần tính lại Vậy nhiệt độ khói khỏi buồng θ''bl = 7280C Tra bảng entanpi sản phẩm cháy ta có I''bl = 12406,18 kJ/ kg Lượng nhiệt truyền xạ buồng lửa : Qbx = (Qbl - I''bl) = 0,99 (17772,78 - 12406,18) = 5312,95 kJ/ kg 3.9 TÍNH TỐN NHIỆT CÁC BỀ MẶT ĐỐI LƯU Nhiệt lượng mà nước nhận từ dịng khói Q1 =  (I''bl - Ith + α.Ikkl) [1] = 0,99 (12406,18 - 1458,99 + 1,45.179,79) = 11095,81 kJ/ kg Nhiệt lượng bề mặt đốt hấp thụ xạ đối lưu Q = Q1 = Q2 = Trong đó: k F t Btt Btt - lượng tiêu hao nhiên liệu, Btt = 18,5 kg/ h F - diện tích trao đổi nhiệt buồng sinh hơi, m2; k - hệ số truyền nhiệt, W/ m 0C; t - độ chênh nhiệt độ, 0C - Tính độ chênh nhiệt độ [1] 56 Vì nước khói lị chuyển động vng góc với nên độ chênh nhiệt độ xác định theo công thức sau: t =  t tnc [3] Trong đó: tnc - độ chênh nhiệt độ sơ đồ chuyển động ngược chiều; t - hệ số chuyển đổi từ sơ đồ ngược chiều sang sơ đồ phức tạp tnc = tmax − tmin 628 − 150 = = 333,830 C tmax 628 ln ln 150 tmin [3] tmax - hiệu số nhiệt độ lớn môi chất trao đổi nhiệt tmax = 728 - 100 = 628 0C tmin - hiệu số nhiệt độ nhỏ môi chất trao nhiệt tmin = 180 - 30 = 150 0C Để tìm t ta phải tìm tham số P R P= R= t"2 −t '2 100 − 30 = = 0,1 t"1 −t '1 728 − 30 t '1 −t"1 728 − 180 = = 7,83 t"2 −t '2 100 − 30 Tra bảng ta t = Vậy t = 333,83 = 333,83 0C - Hệ số truyền nhiệt k k=    + t + v+ c+ 1 t v c  [3] Trong đó: α1 α2 - hệ số tỏa nhiệt từ khói cho vách ống từ vách ống đến nước   - bề dày hệ số dẫn nhiệt t t - lớp tro xỉ muội bề mặt ống v v - vách ống c c - lớp cáu bề mặt ống Nhiệt trở lớp tro xỉ t/ t gọi hệ số bám bẩn , tra bảng ta  = 0,01 [2] 57 Bề dày vách ống: v = 3,2mm Ống làm thép chuyên dụng có hợp chất với Titan Cr sử dụng cho lò hơi, d = 49 x 3,2mm v = 22 W/ m 0C - Tính α1 Nhiệt độ trung bình khói t1 = t k + tth 728 + 180 = = 454 C 2 Nhiệt độ vách tính tốn tv = tb + 4.Sống + 60 = 100 + 0,43 + 60 = 161,7 0C Tra bảng thông số vật lý khói nhiệt độ t1 = 4540C tv = 161,70C, ta được: [8] 1 = 0,494 kg/ m3 1 = 6,16 10-2 W/ m 0C 1 = 68,98 10-6 m2/ s Pr1 = 0,635, Prv = 0,68 Chế độ chảy nước lò  d 14.0,0426 Re1 = = = 8646 1 68,98.10−6 Trong đó: [3] 1 - vận tốc trung bình dịng khói ống, chọn 1 = 14 m/s d - đường kính ống, d = 42,6mm Ta thấy 2200 < Re1 < 104  Khói chuyển động ống trạng thái độ  Nu1 = K Pr , 43  Pr     Prv  , 25  l [3] Với Re1 = 8646, tra bảng ta K0 = 29 Vì tỉ số l/ d > 50 nên l = Nu1 = 29.0,635 Vậy 1 =  0,635     0,68  0, 43 0, 25 = 23,45 Nu1 1 23,45.6,16.10 −2 = = 33,9 W / m C d 0,0426 58 - Tính α2 Vì lượng nước bơm vào nhỏ so với lượng nước lò nên ta lấy nhiệt độ trung bình nước gần với nhiệt độ nước lò t2 = 100 0C Tra bảng thông số vật lý nước đường bão hòa nhiệt độ t1 = 1000C, ta được: [7] 2 = 958,4 kg/ m3 2 = 68,3 10-2 W/ m 0C 2 = 0,295 10-6 m2/ s Pr2 = 1,75 Chế độ nước chảy lò Re = 2 d 1.0,049 = = 1,66.105  103 −6 2 0,295.10 [3]  nước chảy rối lị Trong đó: 2 - vận tốc trung bình nước lò hơi, chọn 2 = m/s d - đường kính ngồi ống, d = 49 mm Chùm ống bố trí so le ta có Nu = 0,40 Re 0, Pr , 36  Pr     Prv  , 25 [3]   i Vì góc va 900 nên  = Và α2 >> α1 (vì bên khí, bên nước) nên nhiệt trở tỏa nhiệt phía , 25 nước gần khơng đáng kể, ta xem  Pr1   Pr   v 1 Nu2 = 0,04 (1,66 105)0,6 1,750,36 = 662 Nu 2 663.68,3.10 −2  '2 = = = 9241 W / m C d 0,049 Chùm ống có 60 ống, hệ số tỏa nhiệt trung bình chùm ống tính 0,6. '2 +0,7. '2 +(60 − 2). '2 663.68,3.10 −2 2 = = = 9133 W / m C 60 0,049 Thay vào ta tính k= = 25,16 W / m C 0,0032 + 0,01 + + 33,9 22 9133 59 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F= Q.Btt 11095,81.18,5 = = 22,44 m k.t 25,16.333,83 3.10 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC Bộ hâm nước bề mặt truyền nhiệt đặt phía sau để tận dụng nhiệt khói thải Bộ hâm nước có tác dụng nâng cao hiệu suất lị nên cịn có tên gọi tiết kiệm Trong thiết kế ta chọn ống thép mạ kẽm có đường kính 32/38 Nước ống từ lên, cịn khơng khí ngồi ống từ xuống Các ống góp bố trí tường bên [2] Để tăng cường độ truyền nhiệt ta bố trí ống so le Bộ hâm nước bố trí nằm ngang so với đường khói đi, khói bao phủ bên ngồi cắt ngang đường ống Tốc độ khói qua hâm nước theo tiêu chuẩn thiết kế phải đảm bảo kh