1 .2.2 Phân loại lò hơi
3.5.3. Phương trình truyền nhiệt
Nhiệt lương do bề bặt đốt hấp thụ bằng đối lưu và bức đối với 1 kg nhiên liệu.
Qtr3
• Fv3 : Bề mặt bao bọc tại pass 3 Fv3 = 12,14 m2 - :Tiêu hao nhiên liệu tính toán kg/h
• k: Hệ sô truyền nhiệt của bề mặt đốt tính toán kcal/m2 h∘C
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Δ = max 3v Δ = min 3r Δ = Δ max − Δ min ln ( tr3= k ⋅ Fv3 ⋅ Δ Bt Xác định ΔQ% giữa Qtr3 và Qcb3 Q cb3− Q tr3 ΔQ = (Qcb3 + Qtr3 ) ⋅ 0,5⋅ 100 = (5648,86 + 5212,36).0,5⋅ 100 = 8,04%ΔQ>2%
ΔQ > 2% : Nhiệt độ khói ra tại pass 3 là 3r = 410∘C
3.6. Tính toán khí động lò hơi3.6.1. Mục đích 3.6.1. Mục đích
Mục đích của tinh toán khí động là để chọn quạt gió và quạt khói cho lò hơi trên cơ sở xác định lượng gió và khói và toàn bộ trở lực của đường gió, đường khói. Ngoài ra trong quá trình tính toán có thể tối ưu hóa các bộ phận và đoạn đường khói và không khí sao cho chi phí tính toán là nhỏ nhất, cung cấp các dữ kiện để thiết kế đường khói và đường không khí.
3.6.2. Tính toán lực hút tự nhiên của ống khói
273
ℎ =± ⋅( −0⋅273+)
• H: chiều cao ống khói
Đối với lò có sản lượng hơi dưới 5 Tấn/h chọn H = 30 m - g: gia tốc trọng trường 9.81 m/s2
• k: Nhiệt độ trung bình của đường khói
1
k= kv −2 Δ . H
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Trong đó: • c: Hệ số thực nghiệm c = 1,05 • D: Sản lượng hơi 1 Tấn/h = 0.278 (kg/s) 1,05 Δ =√0,278 = 1,99∘C/m 1 = 410 −2 . 1,99.30 = 380∘C
• a: Khối lượng riêng của khống khí xung quanh
a = 0132 ⋅
= 0,132 ⋅
• 0: Khối lượng riêng của khói ở 0∘C và 760mmHg.
Vậy: 273 ℎ = 30.9,81. (0,132 − 0,12 273 + 380) = 24,08mmH2O 3.6.3. Tính toán trở lực Trở lực ma sát: l w2 Δhm= ⋅dol⋅2⋅ N/m2 • Pass 1: : Hệ số ma sát. = 0,02 l: Chiều dài ống lò. l = 2,5 m dol : Đường kính ống lò. dol = 0,548 m
W: Tốc độ khói trong pass 1. w = 14 m/s
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2 /m4
Δhm1 = 0,02 ⋅
• Pass2:
: Hệ số ma sát. = 0,02
1: Chiều dài ống lửa pass 2.1 = 2,5 m dtr : Đường kính ống lò. dtr = 0,046 m
W: Tốc độ khói trong pass 2. w = 8 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2/m4
2,5 82
Δhm2= 002 ⋅0,046⋅2⋅ 0,116 = 4,034 N/m2
• Pass 3
: Hệ số ma sát. = 0,02
l: Chiều dài ống lửa pass 3.1 = 2,8 m dtr : Đường kính ống lò. dtr = 0,046 m
W: Tốc độ khói trong pass 3. w = 7 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2/m4
2,8 72 Δhm3= 002 ⋅ 0,046⋅2⋅ 0,116 = 3,46 N/m2 Vậy: ∑ Δhm = Δhm1 + Δhm2 + Δhm3 = 1,037 + 4,03 + 3,46 = 8,527 N/m2 Trở lực cục bộ 41
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
w2
Δhcb = ⋅2 ⋅ N/m2
• Tại đầu ra của Pass 1:
: Hệ số trợ lực cục bộ. = 1,1
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2/m4
Δhcb1 = 1,1 ⋅
• Tại đầu vào Pass 2:
: Hệ số trợ lực cục bộ. = 2
w: Tốc độ khói vào pass 2. w = 6 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2 /m4
62 Δhcb2 = 2 ⋅2 ⋅ 0,116 = 4,176 N/m2
• Tại đầu ra Pass 2:
: Hệ số trợ lực cục bộ. = 0,5
w: Tốc độ khói ra pass 2. Chọn w = 8 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2 /m4
82 Δhcb3 = 0,5 ⋅2 ⋅ 0,116 = 1,836 N/m2
• Tại đầu vào Pass 3:
: Hệ số trợ lực cục bộ. = 2
W: Tốc độ khói vào pass 3. Chọn w = 5 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2 /m4
52
Δhcb4 = 2 ⋅2 ⋅ 0,116 = 2,9 N/m2 • Tại đầu ra Pass 3:
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
: Hệ số trợ lực cục bộ. = 0,5
w: Tốc độ khói ra pass 3. w = 7 m/s
: Khối lượng riêng của khói. = 0,116kgs2/m4
72
Δhcb5 = 0,5 ⋅2 ⋅ 0,116 = 1,421 N/m2
Vậy:
∑ Δhcb = Δhcb1 + Δhcb2 + Δhcb3 + Δhcb4 + Δhcb5
= 12,5 + 4,176 + 1,856 + 2,9 + 1,421 = 22,853 N/m2
3.6.4. Kiểm tra điều kiện hút tự nhiên của ống khói:
Để đảm bảo điều kiện hút tự nhiên thì: ℎ ≥ 1,2Δ
ΔH = ∑ Δh ⋅
• ∑Δh : Tổng các trở lực trên đường khói
∑ Δh = ∑ Δhm + ∑ Δhcb = 8,537 + 22,853 = 31,33 N/m2
= 3,133mmH2 O
• 0:Khối lượng riêng của khói ở 0∘C và 760mmHg.0 = 0,12kgs2/m4
• hb : Áp suất khí quyển. hb = 760mmHg
0,12 760
ΔH = ∑ Δh ⋅ 0,132⋅760= 2,85mmH2O
• hc : Lực hút tự nhiên của ống khói. hc = 24,08mmH2 O
Ta có:
ℎ ≥ 1,2Δ
24,08 ≥ 1,2.2,285 = 2,742 (Thỏa điều kiện hút tự nhiên) Vậy lò hơi này không cần dùng quạt.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
3.7. Tính toán sức bền lò hơi3.7.1. Tính sức bền cho thân lò 3.7.1. Tính sức bền cho thân lò
Thông số tính toán
• Vật liệu chế tạo: Thép CT3
• Đường kính trong thân lò dt1 = 1700 mm
• Áp suất tính toán: 15 bar
Nhiệt độ tính toán của vách thân lò
Thân lò hơi được thiết kế không tiếp xúc trực tiếp với nhiệt, nằm ngoài đường khói. Nhiệt độ tính toán của vách thân lò hơi bằng nhiệt độ hơi nước bão hoà ở áp suất thiết kế.
= ℎ + 4. + 30 = 170 + 4.0,01 + 30 = 200∘C
Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn 250∘C. Vậy lấy = 250∘C
Úng suất cho phép của kim loại chế tạo thân lò
Úng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau
= ⋅ ∗
Trong đó:
• : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các
bộ phận lò hơi.
Do thân lò nằm ngoài đường ống và được bọc cách nhiệt = 1 -∗ : Ú'ng suất cho phép của thép CT3 (kg/mm2 ) Với tv = 250∘C Tra bảng 9.2 [TL1-T78] ta có cp∗ = 12 kg/mm2
Vậy: = ⋅ ∗ = 1.12 = 12 kg/mm2
Tính chiều dày thân lò
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
p ⋅ dt
S = 200 ⋅ ⋅cp − p+ C
Trong đó:
• p : Áp suất tính toán p = 15 bar
• dtr : Đường kính trong thân lò dtr = 1700 mm
• :Hệ số bền vũng.
Sử dụng phương pháp hàn điện và hàn hơi bằng tay= 0,7 cp
:Úng suất cho phép của kim loạicp = 12 kg/mm2
p ⋅ dtr
S = 200⋅ ⋅
cp
Vì S < 20mm Nên C =1
Hay s = 15,32 + 1 = 16,32 mm. Chọn chiều dày thực tế là 18 mm để đảm bảo bền
3.7.2. Tính sức bền cho ống lò
Thông số tính toán
• Vật liệu chế tạo: Thép 20 K
• Đường kính trong ống lò dtr = 0,548 m = 548 mm
• Áp suất tính toán 15 bar
Nhiệt độ tính toán của vách ống lò Nhiệt độ tính toán của vách ống lò
= ℎ+4. +60
= 170 + 4.0,008 + 30 = 230∘C
Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn 250∘C. Vậy lấy = 250∘C
Úng suất cho phép của kim loại chế tạo ống lò
Úng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau
= ⋅ ∗
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trong đó:
• : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các bộ phận lò hơi. Ông lò bị đốt nóng = 0,5
• ∗ : Ú'ng suất cho phép của thép 20 K( kg/mm2 )
Với = 250∘C Trabảng 9.2 ta có ∗ = 13,2 kg/mm2
Vậy: = ⋅ ∗ = 0,5 ⋅ 13,2 = 6,6 kg/mm
Tính chiều dày ống lò
Thân lò có dạng hình trụ, chịu tác động từ bên trong
=
Trong đó:
• p : Áp suất tính toán p = 15 bar
• dtr : Đường kính trong ống lò lò dtr = 548 mm
cp: Úng suất cho phép của kim loại cp = 6,6 kg/mm2
• a : Ông đặt nằm ngang a = 6,25 • 1: Chiều dài của ống lò = 2,5
Vây:
= 400.6,615.548 ⋅ [1 + √6,25.2500.6,615.(548+1)] + 2 = 16,13 mm
Chọn chiều dày ống lò là 18 mm để đảm bảo bền
3.7.3. Tính sức bền cho ống lửa
Thông số tính toán
• Vật liệu chế tạo: Thép C20
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
• Áp suất tính toán 15 bar
Nhiệt độ tính toán của vách ống lủa Nhiệt độ tính toán của vách ống lửa
= ℎ + 4. + 60 = 170 + 4.0,025 + 30 = 200∘C
Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn 250∘C. Vậy lấy = 250∘C
Ứng suát cho phép của kim loại chế tạo ống lủa
Ứng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau
= ⋅ ∗
Trong đó:
• : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các
bộ phận lò hơi.
Ông lửa = 0,7
• cp∗ : Úng suất cho phép của thép C20 (kg/mm2 )
Với = 250∘C Tra bảng 9.2 ta có∗ = 13,2 kg/mm2 Vậy: = ⋅∗ = 0,7 ⋅ 13,2 = 9,24 kg/mm2
Tính chiều dày ống lửa
Chiều dày tối thiểu của ống lửa chịu áp suất ngoài được xác định bằng công thức:
p ⋅ dng
s = 200 ⋅ ⋅ cp + p + C
Trong đó:
• p: Áp suất tính toán p=15 bar
• dng : Đường kính trong thân lò dng = 51 mm
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Sử dụng phương pháp hàn điện và hàn hơi bằng tay = 0,7
: Úng suất cho phép của kim loại = 9,24 kg/mm2
Vậy:
p ⋅ dng
S = 200⋅ ⋅
cp Vì S <20mm Nên C = 1 [TL1-T180]. Ta có: s = 0,58 + 1 = 1,58 mm
Bề dày vách chịu áp lực từ bên ngoài sẽ không nhỏ hơn các giá trị trên bảng sau Bảng 3.4. Bề dày tối thiểu của vách ống
dngmm
Smin
Đối với ống lửa 51 mm. Chọn ống có đường kính ngoài là 2,5 mm
3.7.4. Tính độ bền lỗ khoét trên thân nồi
Thông số tính toán - Vật liệu chế tạo: Thép CT3
• Chiều dày thân nồi: 10 mm
• Áp suất tính toán: 15 bar
• Đường kính trong thân lò: dtr = 1700 mm
Lỗ khoét lớn nhất trên thân trụ không vượt quá 500 mm
• Chọn kích thước: Hình Elip 300 × 400
• Úng suất cho phép của kim loại cp = 12 kg/mm2
Xác định hệ số bền vũng
=
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com = 1,19 > 0,5 Đường kính lớn nhất của lỗ không gia cường được xác định theo công thức:
4
max= 1,2 ⋅ (3 ⋅ − 1) ⋅ √(tr + ) ⋅ ( − ) 4 = 1,2 ⋅ (3 ⋅ 1,19 − 1) ⋅ √(1700 + 10) ⋅ (10 − 1) = 17,94 mm
Mà kích thước lỗ người chui là 300 × 400 mm nên lỗ người chui này phải được gia cường
Kích thước các chi tiết gia cuòng
Kích thước của các chi tiết gia cường phải thoả mãn các điều kiện:
∑ F = fn + fop + fha ≥ (d − dm) ⋅ S0
Trong đó
• : diện tích gia cường bởi ống hàn nối vào
thân mm2 fn = 2 ⋅ ℎn ⋅ sn
Bề dày của ống nối sn = s = 8 mm
Chiều cao của ống nối
8 =
400≤ 0,14 nên ℎ ≤ √( − ) ⋅ = √(400 − 8) ⋅ 8 = 56 mm
Chọn ℎ = 56 mm
fn = 2 ⋅ hn ⋅ Sn = 2 ⋅ 56 ⋅ 8 = 896 mm
• fop : Diện tích gia cường bởi miếng ốp Bề dày của miếng ốp 6 mm
Chiều rộng của miếng ốp
≤ √( − ) ⋅ ( − ) = √(1700 − 6) ⋅ (6 − 1) = 92,02
• Chọn bop = 80 mm
op= 2.92,02 = 1104 mm
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
• fha : Diện tích gia cường bởi mối hàn, có thể bỏ qua fha = 0
• d : Đường kính lỗ khoét thực tế d = 300 mm
• dm Đường kính lỗ khoét lớn nhát không cần gia cường dm = 171,28 mm
• S0 : Chiều dày nhỏ nhất của thân
S0 =
Vậy
896 + 1104 + 0 = 2000,39 ≥ (300 − 171,28) ⋅ 11,71 = 1507,31
Các chi tiết gia cương thoả mãn yêu cầu bài toán đưa ra
3.7.5. Tính bền cho mặt sàn
Thông số tính toán
• Vật liệu chế tạo: Thép 20 K
• Chiều dày mặt sàn sơ bộ 16 mm
Phần mặt sàn có các ống lửa
Để đảm bảo tính chắc chắn của mối nong chiều dày tối thiểu được xác định theo công thức sau
s = 5 +dng = 5 +51 = 11,38 mm < 16 mm
8 8
Vậy chiều dày mặt sàn là 16 mm
Phần măt sàn không có ống lủa
p s = 0,5 ⋅ d0⋅ √100 ⋅cp
Trong đó
• d : Đường kính của vòng tròn lớn nhất có thể vẽ lên vách phẳng đi qua tâm của cac thanh giàù̀ng d = 300 mm
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com • :Úng suất cho phép= ⋅ ∗ = 0,85 ⋅ 12 = 9,84 Với t = 250∘C Trabảng 9.2 ta có ∗ = 12 kg/mm2 v = ⋅ ∗ = 0,5 ⋅ d0
Vậy chiều dày mặt sàn là 20 mm
3.7.6. Tính toán lóp bảo ôn cho Lò hơi
Đối với vật liệu bảo ôn sửa dụng cho trong chế tạo lò hơi những tính chất sau đây có ý nghĩa đặc biệt quan trọng: độ kín, tính xốp, tính đàn hồi, tính chịu nhiệt, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt, tính bền chịu nhiệt độ, tính chịu lửa, đồ bền nhiệt, độ bền chịu xỉ đóng, tính thẩm khí. Sử dụng vật liệu bảo ôn cho lò hơi là bông thuỷ tinh (bông khoáng): gồm những sợ thuỷ tinh do nấu chảy đá khoáng, xỉ hay thuỷ tinh. Mật độ dòng nhiệt là: = − + 0 Trong đó: • : Nhiệt độ vách thân lò.= 250∘C
• kkl: Nhiệt độ môi trường. kkl = 30∘C • kl: Bề dày lớp kim loại thân lò. kl = 10 mm
• kl: Hệ dố dẫn nhiệt của thép CT3 ở 250∘C. kl = 46,5 W/m.độ
• b0: Bề dày của lớp bảo ôn
• b0: Hệ số dẫn nhiệt của lớp bảo ôn.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Với = = 821,587 = 256,39
3,2
• Q: Nhiệt lượng tổn thất qua vách Q = Q5 = 821,587 W/m2
• F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
Lò hơi có đường kính d = 1700 mm, chiều dày thân lò 10 mm chiều dài lò hơi 3600 mm Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt tại vách là
Mà:
=
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Bảng 3.5. Kết quả tính toán các kích thước của lò hơi Thông số tính toán
Chiều dài thân lò hơi
Đường kính trong thân lò hơi Chiều dày thân lò
Chiều dài ống lò
Đường kính ngoài ống lò Chiều dày ống lò
Đường kính ngoài ống lửa Chiều dày ống lửa
Số ống lửa pass 2
Chiều dài ống lửa pass 2 Số ống lửa pass 3
Chiều dài ống lửa pass 3 Chiều dày lớp bảo ôn Chiều dày mặt sàn Lỗ khoét thân nồi
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG 4. TÍNH CHỌN CÁC THIÉT BỊ PHỤ VÀ XỬ LÝ NUỚC TRONG LÒ HƠI
4.1. Tính chọn các thiết bị phụ trong lò hơi4.1.1. Van an toàn 4.1.1. Van an toàn
Lò hơi là thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao, dễ gây ra hiện tượng phá huỷ thiết bị, không những ảnh hưởng đến kinh tế kĩ thuật mà còn ảnh hưởng đến an toàn của người vận hành. Van an toàn có tác d ụng khống chế áp suất làm việc của môi chất không vượt quá trị số cho phép nhằm bảo vệ cho thiết bị làm việc an toàn và lâu dài.
Khi lò hơi hoạt động bình thường, van an toàn đóng, khi áp suất vượt quá phạm vi cho phép, van an toàn tự động mở, xả bớt hơi ra ngoài làm cho áp suất giảm xuống mức cho phép lúc đó van an toàn tự động đóng lại
Vị trí đặt van an toàn: Trong lò hơi van an toàn được đặt ở vị trí cao nhất khoang hơi của bao hơi.
Lò hơi có áp suất 15 at nên chọn 2 van lò xo, 1 van làm việc còn 1 van kiểm tra. Xác định kích thước van
D