Kotel na spalování biomasy Diplomová práce

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TEHNIKÉ V BRNĚ Faulta strojního inženýrství Energeticý ústav Odbor energeticého inženýrství Dilomová ráce Vyracoval: Bc. Luáš Horý Vedoucí dilomové ráce: Doc. Ing. Zdeně Sála, Sc. Brno 008

2 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008

3 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008

4 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008

5 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Čestné rohlášení Prohlašuji, že jsem tuto dilomovou ráci vyracoval samostatně za omoci vedoucího dilomové ráce Doc. Ing. Zdeňa Sály, Sc. a onzultanta Ing. Bedřicha Heinze, literatury a ostatních zdrojů, teré mi byly osytnuty a teré jsou uvedeny v závěru ráce. V Brně dne Podis 5

6 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Děuji vedoucímu mé dilomové ráce Doc. Ing. Zdeňu Sálovi, Sc. a dále Ing. Bedřichu Heinze za cenné rady a odněty ři řešení dilomové ráce. Taé děuji rodině a řátelům za jejich odoru o dobu mého studia. 6

7 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Anotace Dilomová ráce se zabývá výočtem arního otle na biomasu. Tato ráce řeší stechiometrii, výočty entalií salin, teelnou bilanci otle a účinnost otle, výočet ohniště a bilanční teelné výočty jednotlivých dílů otle. Dále následují odrobné výočty jednotlivých výhřevných loch. Výstuní arametry jsou telota, tla a množství áry. Klíčová slova: - arní otel - salovací rošt - telosměnné lochy - ztráta třením a místními odory Annotation The toic of this thesis is the calculation of the steam-boiler on biomass. This thesis deals with stoichiometry, the calculation of enthalies of combustion gas, the heat balance of the boiler and the results in fixing the efficiency of the boiler, the calculation of fire and the balance heat calculation of comonent arts of the boiler. Onward follow detailed calculations of articular heating surfaces. The outut arametres are temerature, ressure and the amount of steam. Key words: - steam-boiler - combustion grate - heat transfer surfaces - waste of friction and local stresses 7

8 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Bibliograficá citace mé ráce: HORKÝ, L.. Brno: Vysoé učení technicé v Brně, Faulta strojního inženýrství, s.vedoucí dilomové ráce doc. Ing. Zdeně Sála, Sc. 8

9 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 SEZNA OBRÁZKŮ Obr. - I-t diagram salin bez vlivu recirulace...9 Obr. - I-t diagram salin se zahrnutím recirulovaných salin... Obr. - Salovací omora, membránové stěny...9 Obr. - Pilový diagram...0 Obr. 5- Schéma. vstřiu do řehříváu II... Obr. 5- Schéma. vstřiu do řehříváu I... Obr. 6- Návrh a rozměry salovací omory... Obr. 6- Schéma teelného výočtu...5 Obr. 7- Návrh a rozměry mříže...6 Obr. 7- Schéma teelného výočtu...7 Obr. 8- Návrh a rozměry.části II. tahu a schéma teelného výočtu...0 Obr. 8- Schéma teelného výočtu...5 Obr. 8- Návrh a usořádání závěsných trube, Př III a rozměry. části II. tahu...6 Obr. 8- Schéma teelného výočtu...5 Obr. 8-5 Návrh a usořádání závěsných trube, Př II a rozměry. části II. tahu...5 Obr. 9- Schéma teelného výočtu...6 Obr. 9- Přehřívá I...6 Obr. 9- Návrh jedné části eonomizéru a schéma teelného výočtu...68 SEZNA TABULEK Tab. - Vybraná bioaliva... Tab. - Entalie slože salin...8 Tab. - Entalie salin ři různých hodnotách součinitele řebytu vzduchu bez vlivu recirulace...8 Tab. - Entalie salin ři různých hodnotách součinitele řebytu vzduchu se zahrnutím recirulovaných salin... Tab. 5-řehled výhřevných loch ze strany racovního média... Příloha A : Schéma otle SEZNA PŘÍLOH 9

10 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 OBSAH OBSAH ÚVOD..... OBENÁ ÚVAHA O SPALOVÁNÍ BIOASY..... TEHNIKÝ POPIS KOTLE.... STEHIOETRIKÉ VÝPOČTY VÝPOČET JEDNOTLIVÝH SLOŽEK PALIVA INIÁLNÍ OBJEY VZDUHU A SPALIN Z PRVKOVÉHO ROZBORU PALIVA OBJEY VZDUHU A SPALIN NOŽSTVÍ VZDUHU A SPALIN ENTALPIE VZDUHU A PRODUKTŮ SPALOVÁNÍ I-T DIAGRA SPALIN A BILANE VZDUHU ENTALPIE SPALIN PŘI REIRKULAI URČENÍ TEPEL SPALIN OBJEY VZDUHU A PODÍLY SLOŽEK ELKOVÝH SPALIN SE ZAHRNUTÍ REIRKULOVANÝH SPALIN TEPELNÁ BILANE KOTLE..... TEPLO PŘIVEDENÉ DO KOTLE..... ZTRÁTY KOTLE A TEPELNÁ ÚČINNOST KOTLE ZTRÁTA HEIKÝ NEDOPALE ZTRÁTA EHANIKÝ NEDOPALE ZTRÁTA SDÍLENÍ TEPLA DO OKOLÍ (SÁLÁNÍ) ZTRÁTA KOÍNOVÁ ZTRÁTA FYZIKÝ TEPLE TUHÝH ZBYTKŮ TEPELNÁ ÚČINNOST KOTLE..... VÝROBNÍ TEPLO PÁRY A NOŽSTVÍ PALIVA VÝROBNÍ TEPLO PÁRY NOŽSTVÍ PALIVA VÝPOČET SPALOVAÍ KOORY TEPELNÝ VÝPOČET OHNIŠTĚ URČENÍ ADIABATIKÉ TEPLOTY V OHNIŠTI POĚRNÁ TEPLOTA SPALIN SOUČINITEL BOLTZANNOVO ČÍSLO SOUČINITEL TEPELNÉ EFEKTIVNOSTI STĚN STUPEŇ ČERNOSTI OHNIŠTĚ

11 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno NOŽSTVÍ TEPLA ODEVZDANÉHO V OHNIŠTI DO STĚN ZNÁZORNĚNÍ SPALOVAÍ KOORY VÝPOČET KONVEKČNÍH PLOH TLAK NAPÁJEÍ VODY PŘEHŘÍVÁK III PŘEHŘÍVÁK II PŘEHŘÍVÁK I ZÁVĚSNÉ TRUBKY VÝPARNÍK OHŘÍVÁK VODY (EKONOIZÉR) ELKOVÉ POTŘEBNÉ TEPLO PŘEHLED VÝHŘEVNÝH PLOH ZE STRANY PRAOVNÍHO ÉDIA VÝPOČET I. TAHU VÝPOČET ŘÍŽE KONSTRUKČNÍ VÝPOČET SOUČINITEL PŘESTUPU TEPLA SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA PŘEPOČET TEPLOTY SPALIN NA VÝSTUPU Z ŘÍŽE VÝPOČET II. TAHU KOTLE PŘEDBĚŽNÝ VÝPOČET SPALINOVÉHO KANÁLU VÝPOČET. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET EBRÁNOVÉ STĚNY VÝPOČET ZÁVĚSNÝH TRUBEK... PŘEPOČET SPALIN NA VÝSTUPU Z. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET EBRÁNOVÉ STĚNY VÝPOČET PŘEHŘÍVÁKU III VÝPOČET ZÁVĚSNÝH TRUBEK PŘEPOČET SPALIN NA VÝSTUPU Z. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET EBRÁNOVÉ STĚNY VÝPOČET PŘEHŘÍVÁKU II VÝPOČET ZÁVĚSNÝH TRUBEK PŘEPOČET SPALIN NA VÝSTUPU Z. ČÁSTI II. TAHU VÝPOČET III. A IV TAHU KOTLE PŘEDBĚŽNÝ VÝPOČET SPALINOVÉHO KANÁLU VÝPOČET. ČÁSTI III. TAHU VÝPOČET PŘEHŘÍVÁKU I PŘEPOČET SPALIN NA VÝSTUPU Z. ČÁSTI III. TAHU VÝPOČET EKONOIZÉRU...67

12 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 PŘEDBĚŽNÝ VÝPOČET SPALINOVÉHO KANÁLU SOUČINITEL PŘESTUPU TEPLA SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA POČET ŘAD PŘEPOČET SPALIN NA VÝSTUPU Z. ČÁSTI III. A IV. TAHU KONTROLA TEPELNÉ BILANE KOTLE... 7 VÝPOČET TAHOVÝH ZTRÁT KOTLE NA STRANĚ SPALIN... 7 ZÁVĚR...75 SEZNA POUŽITÉ LITERATURY PŘEHLED POUŽITÝH SYBOLŮ A ZKRAT... 77

13 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008. ÚVOD.. Obecná úvaha o salování biomasy Dilomová ráce řeší návrh otle na salování dřevní štěy. Dřevní štěa se řadí obnovitelným zdrojům energie, tedy biomase. Pro svou výhřevnost ( 8 8 J/Kg ) je srovnatelná s hnědým uhlím. V současné době vša řevládá v našich eletrárnách salování zejména fosilních aliv, dřevní štěa svým složením tato aliva dosti řiomíná. Přímé salování je nejčastější řeměnou biomasy na teelnou nebo eletricou energii, její salování je všeobecně odorováno, neboť má říznivé emisní šodliviny, raticy zanedbatelný nebo jen malý odíl síry a minimum oelovin. Potřeba salování i méně obvylých aliv, zvyšování účinnosti salování, snižování náladů a snižování emisí vede neustálému zdoonalování těchto technologií. Z rinciu lze rozdělit salování biomasy v otlích na: - Salování v evném loži ( roštová ohniště ) - Salování ve fluidním loži ( fluidní ohniště ) - Salování rachu ( rášová ohniště ) V odmínách Česé reubliy se biomasa vysytuje ve třech záladních druzích: Dřeviny Stébelniny Ostatní biomasa ( jao odady, směsi a odobně ) Dřeviny a stébeliny je možno rozdělit do dvou ategorií, na záměrně ěstovanou biomasu na energeticé účely a na odady vznilé zracováním biomasy jiným účelům. Dřeviny a mohou být ve formě usového dřeva, ilin, hoblin, štěe, ůry, říadně dále zracovávány na elety a briety. Stébeliny lze zísat ve formě řezany, volně ložené slámy, balíů malých i veloobjemových. Rovněž lze z těchto rostlin vyrábět elety a briety, mají vša nižší mechanicou odolnost roti rozadu, rotože mají nižší obsah ojivové láty než je tomu v říadě dřeva, de tuto funci zastává lignin. Následující tabula uvádí výčet atnácti vzorů z dřevin a stébelin, teré jsou vhodné ro energeticé účely v Česé reublice.

14 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Tab. - Vybraná bioaliva, tabula řevzatá z [].. Technicý ois otle Je výhodné volit ro salování biomasy otel roštový, rotože otle na zlyňování nejsou ověřeny ro větší jednoty a otle fluidní mají vysoé ořizovací nálady. Kotel je určen e salování dřevní štěy, je roveden jao otel s řirozenou cirulací. Salovací omora ( rvní tah otle ) je rovedena jao dostatečně velý výmění ro řenos tela sáláním. Ve druhém a třetím tahu se nachází lochy onvečních řehříváů, v třetím a čtvrtém tahu a svazy eonomizéru. Truby řehříváů i eonomizérů jsou hladé. Pro dodávání aliva do salovací omory slouží ásový rošt s ohazováním aliva. alé částečy aliva shoří v roudu salin, větší jsou a rovnoměrně nasyány na rošt. Zadní stěna salovací omory obsahuje trysy ro vstu recirulovaných salin, ty slouží ovlivnění teloty salování a tím taé e snížení tvorby oxidů dusíu. Telotu áry a můžeme regulovat omocí dvoustuňové vstřiové regulace naájecí vodou. K čištění onvečních loch slouží ofuování arou, ofuovače jsou výsuvné a evné. Ve třetím a čtvrtém tahu otle mezi svazy eonomizérů jsou umístěny ontrolní růlezy.

15 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008. STEHIOETRIKÉ VÝPOČTY ílem těchto výočtů je zjištění objemu vzduchu otřebného ro salování jednotového množství aliva a objemu salin, teré ři salování vzniají. Stechiometricé objemy závisí na složení aliva, změna aliva má za následe změnu objemů a tím ádem i nové výočty... Výočet jednotlivých slože aliva h + A r + W r 00% (.-) 70% + % + 8% 00% Prvový obsah hořlaviny h h + H h + N h + O h 00 % (.-) 50,9 % + 6 % + 0, % + % 00% Prvový obsah na g aliva r 5,6 % ; H r,% ; N r 0,% ; O r 0,%; de.. inimální objemy vzduchu a salin z rvového rozboru aliva inimální množství yslíu e sálení g aliva: r r,9 H O,9 5,6, 0, OO min 0,686m / g ,0,0 00,0,0 r, r H, O je složení hořlaviny surového aliva v ůvodním stavu (.-) inimální množství suchého vzduchu e sálení g aliva: S OVZ min OO min 0,686,68m / g (.-) Objem vodní áry na m suchého vzduchu: " 0,0 VH 0,7 0,068 O ϕ % (.-) " ϕ 0,0 0,7 0,0 c c " 0,0 ro 0 (.-) " ϕ ϕ je relativní vlhost vzduchu[70%] " je absolutní tla vodní áry na mezi sytosti ři dané telotě vzduchu c je celový absolutní tla vlhého vzduchu " součinitel f + ϕ + 0,068, 068 (.-5) " ϕ c inimální množství vlhého vzduchu e sálení g aliva S O f,068,68, m / g VZ min O VZ min (.-6) 5

16 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 inimální množství suchých salin vznine doonalým sálením aliva bez řebytu vzduchu(ři α ): S O O + O + O 0,6608 +, ,00,m / g (.-7) SP min O N Ar Objem O ve salinách se určí ze vztahu: r,6 S,6 5,6 OO + 0,000 OVZ min + 0,000, 0,6608m / g (.-7) 00,0 00,0 Objem N ve salinách se určí ze vztahu: r, N S, 0, ON + 0,7805 OVZ min + 0,7805,0,556m / g (.-8) 00 8, ,06 Objem Ar ve salinách se určí ze vztahu: S OAr 0,009 OVZ min 0,009, 0,00m / g (.-9) aximální množství O ve salinách: OO 0,6608 ( O ) ,8% (.-0) max S OSP min, inimální objem vodní áry je tvořen vodní arou ze salování vodíu,odařenou vlhostí a vlhostí vzduchu: r r,8 H, Wt S OH O min + + ( f ) OVZ min 00,0 00 8,06 (.-),8,, (,068 ),68 0,8697m / g 00,0 00 8,06 inimální množství vlhých salin: S O O + O, + 0,8697,m g (.-) SP min SP min H O min / Vyočítané objemy jsou vztaženy na Kg sáleného aliva ři normálních odmínách... Objemy vzduchu a salin Sutečné hodnoty množství salovacího vzduchu a vznilých salin závisí na součiniteli řebytu vzduchu α, volím tedyα, ( Součinitel sutečného množství vzduchu s řebytem vzduchu β, ).... nožství vzduchu a salin OVZ β OVZ,,,99m / g min (..-) Sutečné množství salin s řebytem vzduchu α, : OSP OSP min + ( α ) OVZ min, + (, ), 5,09 m / g (..-) Objemové části tříatomových lynů: OSO + O 0 0,6608 O + rro 0,9 (..-) OSP 5,09 OH 0,886 O r H 0,75 O (..-) O 5,09 SP 6

17 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 de S OH O OH O min + ( f )( α ) OVZ min 0, (,068 )(, ),796 (..-5) 0,886m / g Součet objemových částí tříatomových lynů: r r + r 0,9 + 0,886 0,08 (..-6) SP RO O H Koncentrace oílu ve salinách: r 0A x 0 65 µ,55g / m (..-7) OSP 00 5,09 00 de x je rocento oela v úletu,volím 65% a A r je rocento oelovin v ůvodním stavu aliva... Entalie vzduchu a rodutů salování Entalie salin vznilých sálením g tuhého aliva ( t0, α a f,068 ): I SP I SP min + ( α ) IVZ min + I P 76 + ( ) 9, ,0J / m K (.-) inimální množství salin: I O i + O i + O i + O i SP min O O N n 76J / g de i je entalie slože salin H O H O 0, , ,5 + 0, ,00 8,5 Ar Ar (.-) Entalie minimálního množství vzduchu: S IVZ min OVZ min ( ct) VZ,68,6 0 9,5J / g (.-) de měrné telo vlhého vzduchu se určí: c c + 0,006d c,6 + 0,006 0,6,5775,6J / m K (.-) S de d se určí: ρ H d ( f ) ρ ři d > 0gr/g, H O ( O) ( VZ ) ,80 (,068 ) 0,9 entalie slože salin se určí z tabuly -. 0,6g / g d...obsah vody ve vzduchu v gr na g suchého vzduchu (.-5) 7

18 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Entalie slože salin t [ ] O [ J/m ] N [ J/m ] H OJ [ /m ] SO [ J/m ] Ar [ J/m ] Tab. - Entalie slože salin a měrné telo suchého vzduchu a vodní áry Entalie oílu I P se uvažuje v říadě, že rocento oelovin v alivu slňuje nerovnost: r r 6Qi A > 5,96,8 x,8 65 (.-6) P 8 < 5,96 Tedy I P 0. Entalie salin je úzce sjata se složením aliva a jaáoliv jeho změna znamená i změnu entalie. Na záladě výše uvedených rovnic byla sestavena I-t tabula salin a I-t diagram salin. t I SP min I VZ min I SP [ J / g] [ ] [ J / g] [ J / g] α, α α, , 707, 78, , 0,6 7, ,6 75,6, , 9,9 00, ,6 76, 860, ,5 5, 669, ,8 56,6 55, ,6 608, 69, , 7069,8 779, ,6 795, 880, ,9 9,6 859, ,9 7, 77, Tab. - Entalie salin ři různých hodnotách součinitele řebytu vzduchu bez vlivu recirulace 8

19 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno I-t diagram salin a bilance vzduchu I-t diagram salin a vzduchu entalie [J/g] telota [ ] alfa alfa, alfa,5 Ovzd min Obr. - I-t diagram salin bez vlivu recirulace.6. Entalie salin ři recirulaci Salovací rostor je třeba chladit ta, aby jeho telota byla menší než 50, aby nedošlo tečení oele. To se rovádí řiváděním chladných salin do rimárního vzduchu. Recirulace salin se ve výočtech uvažuje na celém úseu od místa zavedení necirulujících salin až do místa jejich odběru. Koeficient recirulace Or,000 r 0,957 (.6-) O 5,090 s. od de O, O. - objemy salin na g aliva odebíraných na recirulaci a v místě odběru bez vlivu r s od na recirulaci. Objemy salin v terémoliv bodě tratu od místa zavedení salin až do místa jejich odběru: O O + r O 5,09 + 0,957 5,09 6,09 m g ro salovací omoru a onec sr, s s. od / otle. (.6-) de O - objem salin v daném místě bez vlivu recirulace s Entalie salin v místě jejich zavedení do tratu o smíšení bude I I + r I 5, + 0,957 95,6 8,0J g (.6-) sr s s. od / Telota salin o smíšení 9

20 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 I sr 8,0 ϑ sr, (.6-) 9,68 ( O c) s sr de celové měrné telo salin na g aliva o smíšení se určí ze vzorce O c O c + r O c 7,97 + 0,957,77 9,68J / g ( ) ( ) ( ) K s de s sr s I a ( s c) s s s s. od O - entalie a celové měrné telo v místě zavedení salin řed smíšením I s. od a ( O s c) s. od - entalie a celové měrné telo salin, teré zůstávají v místě odběru. (.6-5) Telota salin o smíšení,, což je méně než 50, tato telota tedy vyhovuje a volím 9,57% recirulace..6.. Určení teel salin celové telo dodané ohništi Qc Q + Qvz + Qrec r 666,57 + 8, + 600,5 0,957 85, 6W (.6.-) de Q vz, Q (z rovnice..-,..-) telo recirulovaných salin Q O I 5,09 96,, , W (.6.-) rec sr,5 s. rec v Objemy vzduchu a odíly slože celových salin se zahrnutím recirulovaných salin α, ( ) O (, ), 0,9969m g Zbylý vzduch ve salinách ři O α (.6.-) vz, vz min / odíl slože celových salin Ovz. c,9 ω vz. c 0,95 (.6.-) O 6,09 sr, ON c Os,5 ωrec ω N,5 + Os, ω N, 5,09 0,957 0,99 + 5,09 0,99,05m / g (.6.-) ON,556 c ω N 0,99 c O 5,09 (.6.-) s. c, OO c Os,5 ωrec ωo,5 + Os, ωo, 5,09 0,957 0,9 + 5,09 0,9 0,790m / g (.6.-5) OO 0,6608 c ω O 0,9 c O 5,09 (.6.-6) s. c, OAr. c Os,5 ωrec ω Ar. c,5 + Os, ω Ar. c, 5,09 0,957 0, ,09 0,0059 0,0595m / g (.6.-7) OAr. c 0,00 ω Ar. c 0,0059 O 5,09 (.6.-8) s. c, O H Oc O ω ω + O ω s,5 rec H O,5 s, H O, 5,09 0,957 0,70 + 5,09 0,70,099m / g (.6.-9) 0

21 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 OH. 0,8697 O c ω H. 0,70 O c (.6.-0) O 5,09 s. c, Entalie salin s recirulovanými salinami ve salovacím rostoru ro telotu 000 I ω i ω i + ω i + ω i + ω i s. rec000 i i N c N O c O Ar. c Ar H O. c H O + ωvz. c, , , , ,9, ,99J / m ro telotu 500 I ω i s. rec500 i i ω Nc in + ω i Oc O + ω Ar. c i Ar + ω H O. c ih O + ωvz. c 76,9J / m, , , , ,9,9 500 c c t (.6.-) t (.6.-) Tab. - Entalie salin ři různých hodnotách součinitele řebytu vzduchu se zahrnutím recirulovaných salin t [ ] [ J / m ] I SP α, 00 9, , , , , , , , , , ,6

22 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 I-t diagram entalie [J/m] telota [ ] a, Obr. - I-t diagram salin se zahrnutím recirulovaných salin Entalie salin v ohništi se zahrnutím recirulovaných salin I Q 85 c / s 6,. c J m (.6.-) Osr, v 5,09,596 de Q je celové telo dodané ohništi c. TEPELNÁ BILANE KOTLE Úolem teelné bilance otle je určení účinnosti a sotřeby aliva ro dosažení ožadovaných arametrů otle... Telo řivedené do otle Pro určení účinnosti je třeba znát teelný říon otle, terý se vyjádří z tela řivedeného otle. do Q i Q + i ,7 559,7J g (.-) P P r P / r de Qi je výhřevnost aliva, i P je fyzicé telo aliva. Fyzicé telo aliva se uvažuje v říadě ředehřívání aliva mimo otel, nebo není-li ředehříváno cizím zdrojem, ale obsah vody v alivu slňuje odmínu: r r Qi 500 W t 8, (.-),9 50, , 8% 8,% V našem říadě je odmína slněna a roto fyzicé telo aliva očítám ze vztahu:

23 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 ip cp t P, ,7J / g (.-) telota je rovna 0 a měrné telo aliva se určí ze vzorce: r r Wt 00 Wt cp cw + csu,9 +,5,97J / g (.-) de c w je měrné telo vody,c w,9 J / gk, c su je měrné telo sušiny aliva, ro dřevní štěu je c su, J / gk, 8%, c w, c su je z [].. Ztráty otle a teelná účinnost otle r W t je množství vody v alivu,... Ztráta chemicým nedoalem Nazývá se taé ztráta hořlavinou ve salinách a vyjadřuje telo ztracené v důsledu řítomnosti nesálených lynů ve salinách. Volím tuto ztrátu Z O 0,095%... Ztráta mechanicým nedoalem Představuje ztrátu nesálenou hořlavinou v tuhých zbytcích: Z Z + Z,068 +,,00,% (..-) S Ú de Z S je ztráta ve šváře nebo v strusce, Z Ú je ztráta v úletu a sočítají se: r S X S A 0 0 Z S QS 600,068% (..-) Q ,6 S r X Ú Ú A 5 60 Z Q 600,% (..-) Ú Ú Q ,6 Ú r W t de: i je odíl hořlaviny v uvažovaném druhu tuhých zbytů, S je odíl oela ve šváře, Ú je odíl oela v úletu, X i je odíl oela z celového množství v alivu, ro jednotlivé složy: X S je odíl oela ve šváře, X Ú je odíl oela v úletu. A r je celové rocento oela v alivu, Q je telo řivedené do otle jedním ilogramem aliva a Q S, Q je růměrná hodnota výhřevnosti Ú za ředoladu, že salitelné láty jsou řevážně tvořeny uhlíem. Hodnoty jsem zvolil na záladě onzultací a lit[].... Ztráta sdílením tela do oolí (sáláním) Tato ztráta zohledňuje úni tela z láště otle do oolí.volím: Z SO % dle lit[].... Ztráta omínová Tato ztráta bývá taé označována jao ztrátu citelným telem salin a ředstavuje telo odcházející z otle v ouřových lynech. Jedná se o ztrátu nejvýraznější, terá nejvíce ovlivňuje výslednou účinnost otle. Z K Osr,5 csr (00 Z ) P Q ( 995,7,07) ( ϑ t ) (00,0) 7,7% 559,6 de I SP je entalie salin ři t a α : P K vz (..-)

24 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 O sr I sr I SP min + ( α K ) IVZ min 8,096 + (, ) 605,60 995,777J / g O + α O s min ( ) vz min, + (, ), 5,09 m K / g (..-) (..-) csr - měrné telo salin lze určit z entalie salin, množství salin a teloty salin za otlem ( ři α K a ϑ K ) ze vztahu I sr 995,777 csr,9j / m O ϑ 5,09 0 sr K K (..-)..5. Ztráta fyzicým telem tuhých zbytů Z f Z fs + Z 0,0 + 0,0 0,05768% 0,06% fú (..5-) de Z fs je ztráta ve šváře nebo v strusce, Z fú je ztráta v úletu a sočítají se: r X S A 0 Z fs ci t 0, ,0% (..5-) 00 Q i ,6 c S S 0,9J / g K voleno dle [] (..5-) r X Ú A 60 Z ci t 0,8 0 0,0% (..5-) fú 00 Q i ,6 c Ú ú 0,8J / g K (..5-5) de i je odíl hořlaviny v uvažovaném druhu tuhých zbytů, z toho S je odíl oela ve šváře, Ú je odíl oela v úletu, X i je odíl oela z celového množství v alivu, ro jednotlivé složy: X S je odíl oela ve šváře, X Ú je odíl oela v úletu...6. Teelná účinnost otle Ze známé veliosti oměrných ztrát je možné určit hrubou účinnost otle neřímým zůsobem odle vztahu: η 00 Z 00, 88,58% (..6-) K Z Z O + Z + Z SO + Z K + Z f + Zn 0,095 +,0 +,00 + 7,7 + 0,06 + 0,5,% (..6-) Kde Z n jsou neočitatelné ztráty, teré rovněž zahrnujeme do výočtu... Výrobní telo áry a množství aliva... Výrobní telo áry Výrobní telo áry je v odstatě celový teelný výon otle. Q ( i i ) V PP PP nv 5,8(,7,888) 679,W (..-) de PP je arní výon otle, i PP je entalie řehřáté áry (beru i PP ři tlau 5, a a telotě 50 ), i NV je entalie naájecí vody.

25 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno nožství aliva nožství aliva řivedeného do otle se určí dle vztahu: QV 679, P,6g / s (..-) P η K 88,58 QP 559, nožství aliva sutečně sáleného(výočtově): Z, PV P,6,596g / s (..-) VÝPOČET SPALOVAÍ KOORY Pro výočet salovací omory jsem zvolil následující rozměry. Rozměry salovací omory: Šířa(a),8m Hlouba(b) 5,m Déla mříže(c),7m Výša(h),5m Parametry a a b vychází z rozměru roštu. Pro zjednodušení se neuvažují drobné geometricé odchyly od vádru a na záladě této úvahy lze ro výočet oužít tento vztah: F ST b h + a h + a ( h c) + a b 5,,5 +,8,5 +,8 (,5,7) +,8 5, 07m (-) Ativní objem ohniště : V O a b h,8 5,,5 8m (-) Přesnější výočet se zahrnutí geometricých odchyle: V O 8m, F ST 0,8m. Účinná sálavá locha stěn ohniště se určí se jao sojitá výhřevná locha, terá je evivalentní sutečné nezanesené a nezaryté výhřevné loše. F F x 0,8 0,95 9,6m (-) ÚS ST ST de x ST je uhlový součinitel trubové stěny, voleno z []... Teelný výočet ohniště... Určení adiabaticé teloty v ohništi Tuto telotu je zaotřebí znát, neboť nám uazuje, jaá je telota v ohništi bez oužití recirulace chladných salin. Entalie salin ve salovací omoře se určí ze vztahu: Qvz + Q 8, I s 7,J / m (..-) O 5,09,596 s v Q vz je telo dodané se vzduchem a Q je telo vznilé sálením aliva Q O I,,596 6,8 8, W (..-) vz vz v vz 9 I VZ c t (,9 0) 6,8J / m (..-) r Q v Qi, W (..-) 5

26 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 ro určení entalie salin je nutno znát rocentuální složení salin, α, ON,556 ω N 0,99 (..-5a) O 5,09 s OH 0,8697 O ω H 0,70 O (..-5b) O 5,09 s OO 0,6608 ω O 0,9 (..-5c) O 5,09 s OAr 0,00 ω Ar 0,0059 (..-5d) O 5,09 s ( α ) O (, ) min vz, ω vz 0,95 (..-5e) O 5,09 s Výočet entalií salin ro dvě teloty, mezi nimiž ředoládáme telotu výslednou. Entalie salin ro 000 I ω i ω i s000 i i N N ωo O ω Ar Ar ω H O H O ωvz 0, , , , ,95, ,77J / m ro 500 I ω i + s500 i i ω N i i i i N + ω O O + ω Ar Ar + ω H O H O + ωvz i + i + i + c t t 0, , , , ,95,9 500 c (..-6) 5,59J / m (..-7) Pro hodnoty entalií ro 000 a 500 lze nyní odečíst adiabaticou telotu v ohništi, terá je t ad Poměrná telota salin Princiem výočtu je určení střední teloty odchozích salin. Přenos tela v rostoru ohniště se děje řevážně sálání. Pro výočet velorostorových ohnišť se oužívá Gurvičův oloemiricý vztah ro oměrnou telotu salin na výstuu z ohniště. Poměrná telota salin na výstuu z ohniště: TO ΘO, de (..-) 0,6 Ta a O + BO T O je absolutní telota salin na výstuu z ohniště, T a je telota nechlazeného lamene, je součinitel resetující růběh telot v ohništi, ohniště. Koncová telota a : B O je Boltzmannovo číslo a a O je stueň černosti 6

27 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 ϑa + 7 ϑ O 7[ ] (..-) 0,6 ao + B O Teoreticá telota ϑ a se určí z užitečného tela uvolněného ři salování I U [ J / g], teré se rovná entalii salin ři telotě teoreticé a součiniteli řebytu vzduchu na onci ohniště. Něteré veličiny jsou vša na telotě ϑ O závislé a roto je nutné tuto telotu nejrve zvolit. Zvolil jsem telotuϑ O 80. Vyočtená hodnota by se neměla od zvolené hodnoty lišit o více než ± 0. Poud se liší, je nutné výočet oaovat. Pro dále vyočtené arametry byla s využitím očítače o něolia iteracích určena telota: ϑ O 7 87, 7 0,6 0, ,59 0,90 Vyočítaná telota se od zvolené teloty liší o,,lze jí tedy ovažovat za telotu na onci ohniště.... Součinitel Součinitel telot resetuje růběh telot v ohništi. Určí se v závislosti na oměrné výšce maximální hodnoty teloty lamene x O. 0,59 0,5 x 0,59 0,5 0 0,59 (..-) de O x O 0 z lit [].... Boltzmannovo číslo Pro výočet Boltzmanova čísla slouží rovnice: ϕ PV OSP 0,9888,596 6,8 BO 5,7 0 ψ FST Ta 5,7 0 0,75 0,8 676,5 0,90 (..-) de PV je množství aliva sutečně sáleného, F ST je celový ovrch stěn ohniště, T a telota nechlazeného lamene. Součinitel uchování tela: Z SO,00 ϕ 0,9888 (..-) η + Z 88,58 +,00 K SO Z SO je ztráta sáláním do oolí a ηk je teelná účinnost otle. Střední celové měrné telo salin: IU I O 666, OSP 6,8J / g ϑ ϑ 0 80 I U (..-) a O I U užitečné telo uvolněné v ohništi a jemu odovídající adiabaticá telota lamene a z telota salin na výstuu z ohniště ϑ O a jí odovídající entalie I. O P 00 Z O Z QP + QVZ + r I sr 00 Z 00 0,095, 559,5 + 8, + 0, ,78 666,56J / g 00, ϑ, dále (..-) 7

28 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Q P QP je telo řivedené do otle, ZO je ztráta chemicým nedoalem, Z je ztráta mechanicým nedoalem. Qvz je telo řivedené do otle se vzduchem dle rovnice (..-). 8,9 8,9 8,9W 8,J,596 g (..-5) / vz v ϑ O I O entalie salin: I O 767 J/g..5. Součinitel teelné efetivnosti stěn ψ ξ Vychází z rovnice x, jejíž součástí je úhlový součinitel x, ten závisí na oměru trube a vzdálenosti trube ve stěně s/d a oměru vzdálenosti trube od stěny a jejich růměru e. Dále je závislý na součiniteli zanesení ξ, ten volím dle [] ξ 0,5. Potom součinitel teelné efetivnosti: ψ 0,95 0,5 0, 8 (..5-) [ ]..6. Stueň černosti ohniště Pro roštové ohniště se určí odle vztahu: R a ( ) 5,008 l + a l 0,50 + ( 0,50) FST a 0 O R 5,008 ( a ) ( ) ( 0,50) ( 0,8) l ψ F 0 ST 0,76 de a l je stueň černosti lamene, R je locha hořící vrstvy aliva na roštu. R (..6-) a b,8 5,,56m (..6-) s,670,,05 a l e e 0,79 (..6-) VO 8 de s,6,6,05m F 0,8 (..6-) ST je účinná tloušťa sálavé vrstvy, sestává z ativního objemu ohniště V O, celového ovrchu stěn ohniště F ST, dále je tla v ohništi. Tla 0, Pa a součinitel zeslabení sálání: SP rsp + P µ + 0 χ χ,87 + 0,6 + 0,5,09 / m a (..6-5) de je součinitel zeslabení sálání osovými částicemi ; χ 0,5 je součinitel závislý na druhu aliva a χ 0,0 je součinitel závislý na zůsobu salování., χ, χ viz lit.[] Součinitel zeslabení sálání je závislý na : - součiniteli zeslabení sálání tříatomových lynů: 7,8 + 6r H O TO SP r SP 0,7 rsp (..6-6) SP s, ,8 6 0, SP rsp 0,7 0,08,87 / m a,6 0,006,

29 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 de T O je telota na onci ohniště, SP je arciální tla tříatomových lynů, tla 0,a, objemová část tříatomových lynů je r SP 0,9, arciální tla SP r SP 0, 0,08 0, 006a. (..6-7) - součinitel zeslabení sálání oílovými částicemi P µ µ,5 0,6 / m a (..6-8) T d O de µ je střední hmotová oncentrace oílu ve salinách, d je střední efetivní růměr částeče oílu, voleno dle [] Q..7. nožství tela odevzdaného v ohništi do stěn ϕ ( IU I O ) 0,9888( 666,57 767) 97,99J g (..7-)..8. Znázornění salovací omory S / Obr. - Salovací omora, membránové stěny 9

30 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno VÝPOČET KONVEKČNÍH PLOH Obr. - Pilový diagram Uvažované tlaové ztráty v jednotlivých částech otle: Tlaová ztráta v řehříváu III řiii 0, Pa Tlaová ztráta v řehříváu II Tlaová ztráta v řehříváu I Tlaová ztráta v závěsných trubách Tlaová ztráta ve výarníu Tlaová ztráta v eonomizéru 5.. Tla naájecí vody řii 0, Pa ři 0, Pa zv 0, 05Pa vý 0Pa EKO 0, 5Pa Protože naájecí voda má největší tla v celém rimárním oruhu v důsledu tlaových ztrát, je třeba tuto hodnotu znát, neboť odle ní se dimenzuje naájecí čeradlo. Určí se následovně: nv + řiii + řii + ři + zv + vy + EKO (5.-) 5 + 0, + 0, + 0, + 0, ,5 6,5Pa ro tento tla a danou telotu t nv 05 byla odečtena entalie naájecí vody i nv,888j / g viz [] 0

31 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno Přehřívá III Uvažuji entalicý sád i řiii 0J / g Požadované výstuní telotě a tlau odovídá entalie řehřáté áry i,7j / g viz [] Entalie na vstuu do řehříváu III i i i, 0 09,J g (5.-) řiii. in řiii / t řiii in 6 této entalii odovídá telota. viz [] telo sotřebované řehříváem III Q i 5,8 0 8, W řiii řiii Přehřívá II (5.-) Na výstuu z P je rováděna regulace teloty vstřiem naájecí vody. nožství vstřiu je,7 % z celového množství řehřáté áry. Obr. 5- Schéma. vstřiu do řehříváu II. nožství vstřiu 0,07 0,09 5,8 0,570g s (5.-) v / bilanční rovnice: i + i i (5.-) ( v ) řii out v nv řiii in.. z rovnice lyne i i řii out i 5,8 09, 0,570,888 řiii. in v nv. v 5,8 0,570 t řii. out 9, viz [] řii. out + řiii 5, + 0, 5, Pa této entalii odovídá telota ři tlau 67,7J / g (5.-) do řehříváu II vstuuje ára o tlau + + 5, + 0, + 0, 5, Pa (5.-) řii. in řiii řii 6 uvažuji entalicý sád i řii 0J / g entalie áry na vstuu do řehříváu II je i i i 67,7 0 97,7J g (5.-5) řii. in řii. out řii / t řii in, 8 této entalii odovídá telota. viz [] telo sotřebované řehříváem II Q ) ( i i ) řii ( v řii. out řii. in (5,8 0,570) (67,7 97,7) 8,W (5.-6)

32 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno Přehřívá I Na výstuu z P je rováděna regulace teloty vstřiem naájecí vody. nožství vstřiu je % z celového množství řehřáté áry. Obr. 5- Schéma. vstřiu do řehříváu I. nožství vstřiu 0,0 0,0 5,8 0,70g s (5.-) v / bilanční rovnice: + i + i ( i (5.-) ( v v ) ři out v nv v řii in. ). z rovnice lyne ( i ři. out v ) i řii. in v v v i nv (5,8 0,570) 97,7 0,7,888 5,8 0,570 0,7 000,J / g této entalii odovídá telota t ři. out, viz [] ři tlau + + 5, + 0, + 0, 5, Pa (5.-) ři. out řiii řii 6 do řehříváu I vstuuje ára o tlau , + 0, + 0, + 0, 5, Pa (5.-) ři. in řiii řii ři 8 t zv out 9, 5 i ři in 788,J / telota áry vystuující ze závěsných trube entalie áry na vstuu do řehříváu I a je telo sotřebované řehříváem I Q ři ( v v ) ( i ři. out i ři. (5,8 0,570 0,70) (000, 788,) 78,7W 5.5. Závěsné truby in ). z a g viz [] (5.-5) Slouží jao závěs trubových svazů řehříváu III a řehříváu II. Proudí jimi ára z bubnu, terá je o růchodu závěsnými trubami řiváděna do řehříváu I. Vstuní arametry áry: t zv. in 7, 9 z a , Pa Výstuní arametry áry: zv. in 85 izv in 788,J / t zv out 9, 5 zv. out 5, 80Pa izv out 866,7J /. g viz []. z a g viz []

33 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 telo sotřebované závěsnými trubami Q ) ( i i ) zv ( v v zv. out zv. in (5,8 0,570 0,70) (866,7 788,) 5,6W 5.6. Výarní (5.5-) Ve výarném systému dochází fázové řeměně, telota a tla jsou tedy onstantní v celém rostoru výarníu , + 0, + 0, + 0, + 0,05 5, Pa (5.6-) vy řiii řii ři zv 85 tomuto tlau odovídá telota sytosti t syt 7, 9 viz [] entalie ři tlau ve výarníu: ro sytou áru (výstu),, i 788,J / g viz [] ro sytou aalinu (vstu), i 0,6J / g viz [] telo sotřebované výarníem Q (,, ) ( i, i ) vy v v (5,8 0,570 0,70) (788, 0,6) 8809,9W 5.7. Ohřívá vody (Eonomizér) (5.6-) tla na výstuu z EKA EKO. out 5, 85Pa tla na vstuu do EKA EKO. in 6, 5Pa uvažuji nedohřev vody v eonomizéru vůči mezi sytosti 0 telota na výstuu z EKA t 6, 9 telota na vstuu do EKA EKO. out t EKO. in nv entalie výstuní vody z EKA a je i telo otřebné ro ohřívá vody Q ) ( i i EKO ( v v EKO. out t 05. out 5,7J g viz [] EKO / (5,8 0,570 0,70) (5,7,888) 97W nv ) (5.7-) 5.8. elové otřebné telo Určí se jao součet teel jednotlivých částí otle Q Q + Q + Q + Q + Q + Q c řiii řii ři zv 8,6 + 8, + 78,7 + 5, , ,9 W vy EKO (5.8-)

34 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno Přehled výhřevných loch ze strany racovního média Tab. 5-řehled výhřevných loch ze strany racovního média telosměnná locha Telota t [ ] Tla [ Pa ] entalie J / g i [ ] entalicý sád i J / g [ ] otřebné telo Q [ W ] eonomizér vstu 05 6,5,9 výstu 60 5,85 5,7 706,8 97 výarní vstu 70 5,85 5,7 výstu 70 5,85 788, 66,6 8809,9 vstu 70 5,85 788, závěsné truby výstu 9, 5,8 866,7 78, 5,6 řehřívá I řehřívá II řehřívá III vstu 9, 5,8 866,7 výstu 5,7 5,6 00, vstu 7, 5,6 97,7 výstu 0, 5, 67,7 vstu 69,6 5, 09, výstu 50 5,,, 78,7 0 8, 0 8,6 6. VÝPOČET I. TAHU Telota v ohništi t, Telota na onci I. tahu t 87 Střední telota salin t + t, + 87 t stř 05,6 T 98,7K rozměry rvního tahu: Šířa(a),8m Hlouba(b) 5,m Déla mříže(c),7m Výša(h),5m (6-) Obr. 6- Návrh a rozměry salovací omory

35 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Rychlost roudění salin Osr, v 7 + tstř 6,09, ,7 ws,m / s (6-) a b 7,8 5, 7 telo ředané ve výarníu Q O I 6,09,596 76,5 708, W (6-) sr, v s. r 7 de I Teelný výočet I I 977 J m sr s. r s. r87,7,7 5,6 76,5 / (6-) Obr. 6- Schéma teelného výočtu 5

36 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno VÝPOČET ŘÍŽE říž, tvoří řechod mezi rvním a druhým tahem, je tvořena rozvolněním boční stěny rvního tahu, terou tvoří membránová stěna. Rozvolnění je rovedeno ta, že o výšce mříže není mezi trubami raore a truby jsou ve směru tou salin navzájem řesazené o hodnotu odélné rozteče s 0, mm. Obr. 7- Návrh a rozměry mříže Výočet mříže sestává z onstručního výočtu výšy rozvolnění c a z teelného výočtu mříže jao telosměnné lochy. Telotu salin na výstuu ředběžně volíme a následným výočtem ji ontrolujeme. Tento ostu oaujeme ta dlouho, doud se zvolená telota od vyočtené říliš neliší. 7. Konstruční výočet Střední telota salin t + t 87, t stř 806, ro teloty salin: vstuní t 87, 7 výstuní t 795 uvažuji rychlost roudění salin w s 8m / s očet trube v jedné řadě z očet řad z růměr trube tvořících membránovou stěnu d 0, 06m (7.-) 6

37 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 výočet výšy rozvolnění Osr, v 7 + t stř 6,09, , c,9m (7.-) w b z d) 7 8 (,8 0,06) 7 s ( uvažuji výšu rozvolnění c, m řeočet rychlosti salin rotéajících mříží Osr, v 7 + t stř 6,09, , ws 8, 06m (7.-) c ( b z d) 7, (,8 0,06) 7 Teelný výočet Obr. 7- Schéma teelného výočtu 7. Součinitel řestuu tela Součinitel řestuu tela onvecí ro říčné roudění olem vystřídaně usořádaných hladých trube: 0,6 λ ws d 0, α cs cz d Pr ν (7.-) 0,6 0,0997 8,0 0,06 0, 0,69 0,8889 0,65 6,7W / m K 0,06,7 0 de c s je orava na usořádání svazu v závislosti na oměrné říčné rozteči σ a oměrné odélné ' rozteči σ a hodnoty ϕ σ,řičemž σ je oměrná úhloříčná rozteč. 0, s σ 0, c 0, ϕ 0,,87 0,69 (7.-) σ ϕ σ,87 (7.-) σ,60 ' s 0, σ d 0,06 (7.-) s 0, σ,6667 d 0,06 (7.-5) ' σ σ + σ +,6667,60 (7.-6) de říčná rozteč s 0, m odélná rozteč s 0, m orava na očet odélných řad se určí následovně 7

38 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 0,0 0,0 c z z 0,8889 (7.-7) ro střední telotu roudu salin t stř Prandtlovo číslo Pr 0, 675 součinitel inematicé visozity ν,7 0 m / s součinitel teelné vodivosti λ 0,0997W / m K hodnoty Pr, ν, λ z [] α 5,7 0 s 8 9,85W / m ast + a T K Tz T Tz T 5,7 0 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa 8 0,8 + 0,88 079, , ,5 (7.-8) s 6,050, 0,0 stueň černosti ohniště a e e 0, 88 (7.-9) součinitel zeslabení sálání r SP SP 6,86 0,6 6, 05 / m a (7.-0) součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 079,5 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,06 0, ,86 _/ mpa (7.-) efetivní tloušťa sálavé vrstvy ro svazy z hladých trube s s 0, 0, s 0,9 d 0,9 0,06 0, 06m (7.-) π d, 0,06 T z je absolutní telota zarášeného ovrchu stěn. Pro výočet mříže: t z t syt + t 7, , 05K (7.-) ro mříž na výstuu z ohniště t 80 z [] elový součinitel řestuu tela α α + α 6,7 + 9,85 9,W m K (7.-) s / 7. Součinitel rostuu tela Pro výarníové lochy: α 9, 59,7W / m K + ε α + 0,006 9, (7.-) telo, teré odebere mříž salinám Q S t 0 59,7 8, 5, , 0W (7.-) de S je telosměnná locha mříže S π d c z z, 0,06,7 8, m (7.-) t je střední telotní logaritmicý sád 8

39 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 t t 5,8 5, t 5, 8K (7.-) t 5,8 ln ln t 5, řičemž t t t syt 87,7 70 5, 8 ( K ) t t t syt , ( K ) (7.-5) (7.-6) 7. Přeočet teloty salin na výstuu z mříže Telo salin na výstuu Qs Qs Q W (7.-) de telo vstuních salin Qs I s87,7 Osr, v 5 6,09,596 99W (7.-) entalie vstuních salin telu výstuních salin I 5J m s 87,7 / viz (tab..) I Q 60 s s 9,6J / m (7.-) Osr, v 6,09,596 a telota výstuních salin t s 78, 5 tato telota se od ředoládané výstuní teloty liší,6, což je řijatelné. 9

40 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno VÝPOČET II. TAHU KOTLE 8. Předběžný výočet salinového análu Vstu: 5, Pa t 6 odovídá měrný objem v 9,5 0 m / g Výstu: 5, Pa t 50 odovídá měrný objem v 60,75 0 m / g ěrné objemy v viz [] Střední měrný objem v 5,95 0 m / g Zvolena výstuní rychlost áry w m / s. Určení očtu aralelních trube Průřez ro áru: v v 5,8 5,95 0 w f 0, 09 m f w de je množství řehřáté áry. Počet trube: f 0,09 n 9,7 πd vnitř π 0 0 ( ) trube (8.-) (8.-) de d vnitř D s 8 0mm je vnitřní růměr truby (8.-) oužiji jednořadé usořádání za sebou. Rozměr A: s 0 0 A ( n ) s + ( ) 0 0 +, 66m (8.-) Zvolil jsem A,8m Rozměr B: B zvoleno,8 m 8. Výočet. části II. tahu. část II. tahu tvoří: membránové stěny a závěsné truby. Obr. 8- Návrh a rozměry.části II. tahu a schéma teelného výočtu Rozměry análu: a,8m b,8m 0

41 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 h,5m telota salin vstuní t 795 výstuní t 75 očet závěsných trube i, vnější růměr truby d 0,08m, vnitřní růměr truby d v 0, 0m střední telota salin t + t t stř 770 T 0, 5K (8.-) světlý růřez salin F a b S,8,8 0,09 7,85m (8.-) s ř de říčná locha závěsných trube π d, 0,08 S ř i 0,09m (8.-) rychlost roudění salin v análu Osr, v 7 + t stř 6,09, ws, 765m (8.-) F 7 7,85 7 s 8.. Výočet membránové stěny Součinitel řestuu tela onvecí ro odélné roudění: α 0,8 e 0, 0,097,765 Pr 0,0 λ ws d 0,0 d e ν 7,86W / m K,6,6, 0 0,8 0,6550 (8..-) de d e je evivalentní růměr salin a vyočte se Fs 8,85 d e, 6m (8..-) O,85 řičemž obvod análu O ( a + b) + i π d (,8 +,8) +, 0,08, 85m (8..-) ro střední telotu salin t stř součinitel teelné vodivosti salin λ 0,097W / m K součinitel inematicé visozity ν, 0 Prandtlovo číslo Pr 0, 6550 hodnoty Pr, ν, λ z [] Součinitel řestuu tela sáláním Pro zarášené saliny se vyočte ze vzorce α 5,7 0 s 8 6,57W / m ast + a T K Tz T Tz T 5,7 0 8 m / s 0,8 + 0,08 0,5 70,06 0,5 70,06 0,5 0,

42 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa (8..-) s,0,,786 stueň černosti ohniště a e e 0, 086 (8..-5) součinitel zeslabení sálání r SP 6,779 0,6, / m a (8..-6) SP součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 0,5 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,06, ,779 _/ mpa (8..-7) efetivní tloušťa sálavé vrstvy V 9,60 s,5,5,786m (8..-8) Fst 8,8 ovrch stěn análu F st a h + b h + a b,8 +,8 +,8,8 8,8m (8..-9) objem sálající vrstvy V a b h,8,8,5 9,60m (8..-0) SP, r SP a rh O viz (tab..) telota vnějšího ovrchu nánosu na trubách t z t syt + ε q 7,9 + 0,005 0,9 0,9 Tz 70, 060K (8..-) de t syt 7, 9 volím součinitel zanesení ε 0,005m K / W měrné zatížení. části II. tahu Q 905,6 q ,9W / m (8..-) Fst 8,8 ředběžné určení tela, teré odevzdávají saliny výarníu v. části II. tahu Q O I 6,09,596 8, 7905, W (8..-) sr, v s 6 de řičemž hodnoty I I I J m s s795 s79,08 0,96 8, / (8..-) I s795 a I s79 ro říslušné teloty vzaty z (tab..) elový součinitel řestuu: α α + α s 7,86 + 6,57 69,797W / m K (8..-5) Součinitel rostuu tela α 69,797 5,6979W / m K (8..-6) + ε α + 0,005 69,797 volím součinitel zanesení ε 0,005m K / W telo, teré sutečně vezmou membránové stěny Qmes Fst t 0 5,6979 8,8 0,90 79, 0W de t je střední telotní logaritmicý sád, terý se určí následovně: (8..-7)

43 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 t t 5, 7, t 95, 68K (8..-8) t 5, ln ln t 7, řičemž t t t syt 795 7,9 5, ( K ) t t t syt 75 7,9 7, ( K ) (8..-9) (8..-0) 8.. Výočet závěsných trube telota áry na vstuu telota áry na výstuu tla áry na vstuu tla áry na výstuu měrný objem na vstuu t zv 7, 9. t zv 78. 5, 85Pa 5, 80Pa ν 0,0m / g měrný objem na výstuu ν 0,05m / g ěrné objemy v na vstuu a výstuu viz [] růtočné množství áry 5,8 0,570 0,70 5,5560g s (8..-) v v / růtočný růřez ro áru rychlost rodění áry střední měrný objem ν stř 0,09m / g Součinitel řestuu tela onvecí ze strany áry α λ w d 0,0 d v ν 0,778W / m K d v, 0,0 π i 0,055m (8..-) F ν 5,5560 0,09 w,0m / s F 0,055 0,8 v 0, 0,0580,0 α Pr 0,0 7 0,0 0,0 6, 0 0,8,77 0, (8..-) (8..-) hodnoty Pr, λ, ν vzaty z [] Součinitel řestuu tela onvecí ze strany salin Hodnota onvece ze strany salin se uvažuje stejná jao u svazu, terý je na závěsných trubách zavěšen, tedy α 57,888W / m K viz rovnice (8..-6) Součinitel řestuu tela sáláním ze strany salin Pro zarášené saliny se vyočte ze vzorce α 5,7 0 s 8 8,75W / m ast + a T K Tz T Tz T 5, ,8 + 0, 0,5 659,7 0,5 659,7 0,5 (8..-5)

44 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa s 0, 0,6 stueň černosti ohniště 6,59 a e e 0, (8..-6) součinitel zeslabení sálání r SP SP 8,00 0,6 6, 59 / m a (8..-7) součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 0,5 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,060 0, ,00 _/ mpa (8..-8) Hodnota s je u výočtu závěsných trube stejná jao u svazu, terý je na závěsných trubách zavěšen, tedy s 0,6m. viz rovnice (8..-) Telota vnějšího ovrchu nánosů na trubách (u těch výhřevných loch, u nichž nedochází fázové řeměně) Q t t v,596 8,770 z zv stř 0 75,95 0, ε α S 0,77 6,566 86,9 Tz 659,7K (8..-9) volím součinitel zanesení ε 0,005m K / W střední telota média v trubách t zv + t zv 7, t zv. stř 7, 5 (8..-0) ředběžné telo, teré vezmou závěsné truby 5,5560 Q ( i i ) ( ,),78J / g (8..-),596 v telosměnná locha závěsných trube S π d h i, 0,08 5,50m (8..-) elový součinitel řestuu tela ze strany salin je dán součtem součinitelů řestuu tela oběma zůsoby α α + α s 57, ,75 86,6W / m K (8..-) Součinitel rostuu tela ři salování tuhých aliv s usořádáním svazu za sebou ψ α 0,6 86,6 5,75,79W / m K (8..-) telo, teré sutečně vezmou závěsné truby Q zv S t 0 5,7578 6,566 9, , 6W (8..-5) de t je střední telotní logaritmicý sád t t 5, 67,0 t 9, 556K (8..-6) t 5, ln ln t 67,0 závěsné truby se očítají jao souroud řičemž t t t zv 795 7,9 59, ( K ) (8..-7) t t t zv , 0 ( K ) (8..-8) řeočet výstuní teloty áry ze závěsných trube

45 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 i sočte se entalie ro výstuní stavy áry Qzv + i 67,6 + 5, , 8,96J / g (8..-9) 5,5560 této entalii odovídá ři výstuním tlau 5, 8Pa výstuní telota t zv 79, entalie i a říslušná telota se určí z [] Výstuní telota áry ze závěsných trube byla zvolena dobře. Přeočet salin na výstuu z. části II. tahu elové telo odebrané v. části II. tahu: Qc Qmes + Qzv 79,0 + 67,6 906, 686W (8..-) telo výstuních salin Qs Qs Qc 88,7 906,686 09, 687W (8..-) de telo salin vstuující do. části II. tahu Q I O,08 6,09,596 88, W (8..-) s s795 sr, v 7 telu výstuních salin odovídá entalie Qs 09,687 I s,0j / m (8..-) O 6,09,596 sr, v a telota výstuních salin t 79, 6, tato telota se od ředoládané výstuní teloty liší jen o 0,79%. 8. Výočet. části II. tahu. část II. tahu tvoří: membránové stěny, svaze řehříváu III a závěsné truby. Obr. 8- Schéma teelného výočtu 5

46 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Obr. 8- Návrh a usořádání závěsných trube, Př III a rozměry. části II. tahu Rozměry análu: a,8m b,8m h,5m telota salin vstuní t 75 výstuní t 60 svaze řehříváu III: říčná rozteč s 0, m odélná rozteč s 0, 09m očet trube v řadě z očet řad z očet závěsných trube i Uvažuji usořádání, dy dvě závěsné truby drží vždy dvě truby svazu. vnější růměr truby d 0,08m a vnitřní růměr truby d v 0, 0m střední telota salin t + t t stř 687,5 T 960, 65K (8.-) světlý růřez salin F a b S,8,8,0699 6,7700m (8.-) s ř de říčná locha závěsných trube 6

47 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 π d, 0,08 S ř d le z + i 0,08,5 +, 0699m (8.-) rychlost roudění salin v análu Osr, v 7 + t stř 6,09, ,65 ws 5, 0658m (8.-) F 7 6, s 8.. Výočet membránové stěny Součinitel řestuu tela onvecí ro odélné roudění se stanoví z rovnice α 0,8 e 0, 0,0885 5,0658 Pr 0,0 5 λ ws d 0,0 d e ν 0,887 0,66,5 0 0,8 0,697 7,000W / m K (8..-) de: Fs 6,7700 d e 0, 887m (8.-) O 69,66 řičemž obvod análu O ( a + b) + z ( le + d ) + i π d (8..-) (,8 +,8) + (,5 + 0,08) +, 0,08 69,66m ro střední telotu salin t stř součinitel teelné vodivosti salin λ 0,0885W / m K součinitel inematicé visozity ν,5 0 Prandtlovo číslo Pr 0, 697 Pr, λ, ν viz [] Součinitel řestuu tela sáláním Pro zarášené saliny: α 5,7 0 s 8,79 W / m ast + a T K Tz T Tz T 5,7 0 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa 8 5 m / s 0,8 + 0, 960,65 0, 969,7 960,65 969,7 960,65 (8..-) s 6,900, 0,656 stueň černosti ohniště a e e 0, (8..-) součinitel zeslabení sálání r SP SP 9,068 0,6 6, 90 / m a (8..-5) součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7

48 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 960,65 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,06 0, ,068 _/ mpa (8..-6) efetivní tloušťa sálavé vrstvy,8,8 s 0, m (8..-7) a h s,8,5 0, telota vnějšího ovrchu nánosu na trubách t z tsyt + ε q 7,9 + 0, ,7 696, Tz 967, 7K (8..-8) de t syt 70 (střední telota media v trubách, je rovna telotě varu) volím ε 0,0066m K / W měrné zatížení. části II. tahu Q 8,99 q ,7W / m (8..-9) F 8,8 st ovrch stěn análu F st ( a + b),5 (,8 +,8) 8,8 F st h m (8..-0) ředběžné určení tela, teré odevzdávají saliny výarníu v. části II. tahu Q O I 6,09,596 89,00 8, W (8..-) sr, v s 99 de I I I 0 J m s s75 s60,9 9,7 89, / (8..-) elový součinitel řestuu tela: α α + α s 7,000 +,79 58,87 W / m K (8..-) Součinitel rostuu tela α 58,8,009W / m + ε α + 0, ,8 K (8..-) telo, teré sutečně vezmou membránové stěny Qmes Fst t 0,009 8,8 0,90 97, 87W (8..-5) de t je střední telotní logaritmicý sád, terý se určí následovně: t t 9, 7, t 0, 85K (8..-6) t 9, ln ln t 7, řičemž t t tsyt 76, 70 9, ( K ) t t tsyt 6, 70 7, ( K ) (8..-7) (8..-8) 8

49 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno Výočet řehříváu III Parametry áry: telota áry na vstuu t 6 telota áry na výstuu tla áry na vstuu tla áry na výstuu měrný objem na vstuu měrný objem na výstuu růtočné množství áry t 50 5, 0Pa 5, Pa ν 0,095m / g ν 0,0607m / g 5,8g / s ěrné objemy v na vstuu a výstuu viz [] d v, 0,0 růtočný růřez ro áru F π i 0,055m (8..-) ν 5,8 0,059 rychlost rodění áry v trubách w 0,0m / s (8..-) F 0,055 de střední měrný objem ν stř 0,059m / g Součinitel řestuu tela onvecí ze strany áry α 996W / m λ w d 0,0 d v ν v 0, α Pr 0,0 7 K 0,8 0,060 0,0 0,0 0,0 9,5 0 0,8 0,999 0, (8..-) hodnoty Pr, λ, ν ro říslušné arametry áry vzaty z [] výrobní telosměnná locha S π d le z z, 0,08,7 99, 6m (8..-) součinitel řestuu tela onvecí ze strany salin ro říčné obtéání trube usořádaných za sebou: α 0, c c 57,888W / m λ ws d d ν 0, z s 5 K 0,65 Pr 0,0898 6,75 0,08 0, 0,08,6 0 0,65 0,6600 (8..-5) de c z je orava na očet odélných řad, ro z >0 je c z c s je orava na usořádání svazu v závislosti na oměrné říčné rozteči σ a oměrné odélné rozteči σ s 0, σ 6,58 (8..-6) d 0,08 s 0,09 σ,68 (8..-7) d 0,08 ro σ je c s hodnoty Pr, λ, ν viz [] 0, 9

50 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Součinitel řestuu tela sáláním Pro zarášené saliny se vyočte ze vzorce: α 5,7 0 s 8 9,8W / m ast + a T K Tz T Tz T 5,7 0 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa 8 0,8 + 0,5 95,65 76,9 95,65 76,9 95,65 (8..-8) s 6,9660, 0,6 stueň černosti ohniště a e e 0, 5 (8..-9) součinitel zeslabení sálání r SP SP 9,857 0,6 6, 966 / m a (8..-0) součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 95,65 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,06 0, ,857 _/ mpa (8..-) efetivní tloušťa sálavé vrstvy (ro svazy z hladých trube) s s 0, 0,09 s 0,9 d 0,9 0,08 0, 6m (8..-) π d, 0,08 telota vnějšího ovrchu nánosu na trubách Q t t řřii 8,6 z stř 0 88, 0, ε α S 99,6 99,6 88, Tz 76,9 K (8..-) de střední telota áry v trubách t + t t. stř 06, 5 (8..-) telo otřebné ro řehřívá III Q řřii 8, 6W viz rovnice (5.-) volím součinitel zanesení ε 0,0055m K / W elový součinitel řestuu tela ze strany salin je dán součtem součinitelů řestuu tela onvecí a sáláním α α + α s 57, ,8 87,69W / m K (8..-5) Součinitel rostuu tela ři salování tuhých aliv s usořádáním svazu za sebou ψ α 0,6 87,69 8,758W / m K (8..-6) α 87, α 99,6 de ψ je součinitel teelné efetivnosti, ro dřevité alivo ψ 0, 6 viz [] otřebná (ideální) locha ro řehřívá III Q řřii 8, 6W viz rovnice (5.-) 50

51 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 S Q 8,6 t 8,758 60,70 de t je střední telotní logaritmicý sád a určí se ro souroud následovně: t t 76,5 7,5 t 60, 70K (8..-8) t 76,5 ln ln t 7,5 řřii id 00,90m (8..-7) řičemž t t t 79,5 6 76, 5 ( K ) t t t 6,5 50 7, 5 ( K ) (8..-9) (8..-0) Výrobní telosměnná locha se liší od ideální ožadované lochy o,6%. Rozměr omor na vstuu a výstuu ν 5,8 0,0607 Som,5,5 0,055m w 0, růměr omor D S π 0,055, om om 56, mm (8..-) (8..-) 8.. Výočet závěsných trube telota áry na vstuu telota áry na výstuu tla áry na vstuu tla áry na výstuu měrný objem na vstuu t zv 78. t zv 85. 5, 80Pa 5, 75Pa ν 0,0m / g měrný objem na výstuu ν 0,060m / g v na vstuu a výstuu viz [] růtočné množství áry 5,8 0,570 0,70 5,5560g s (8..-) v v / růtočný růřez ro áru rychlost rodění áry F w d v, 0,0 π i 0,055m (8..-) F de střední měrný objem ν stř 0,05m / g Součinitel řestuu tela onvecí ze strany áry α 09,85W / m λ w d 0,0 d v ν K ν 5,556 0,05,590m 0,055 / 0,8 v 0, 0,057,590 α Pr 0,0 7 hodnoty Pr,, λ ν vzaty z [] součinitel řestuu tela onvecí ze strany salin 0,0 s 0,0, 0 0,8,80 0, (8..-) (8..-) 5

52 Bc. Luáš Horý EI FSI VUT Brno 008 Hodnota onvece ze strany salin uvažuje stejná jao u svazu, terý je na nich zavěšen, tedy α 57,888W / m K viz rovnice (8..-5) Součinitel řestuu tela sáláním ze strany salin Pro zarášené saliny se vyočte ze vzorce α 5,7 0 s 8,880W / m ast + a T K Tz T Tz T 5,7 0 de stueň černosti ovrchu stěn a st 0, 8 tla v otli 0, Pa 8 0,8 + 0,65 86,5, 86,5, 86,5 (8..-5) s 7,0, 0,6 stueň černosti ohniště a e e 0, 65 (8..-6) součinitel zeslabení sálání r SP SP 0,77 0,6 7, 0 / m a (8..-7) součinitel zeslabení sálání nesvítivými tříatomovými lyny 7,8 + 6r H O T 7,8 6 0,07 86,5 SP 0,7 + 0,7,6 SP s 000,6 0,06 0, ,77 _/ mpa (8..-8) Efetivní tloušťa sálavé vrstvy s je u výočtu závěsných trube stejná jao u svazu, terý je na závěsných trubách zavěšen, tedy s 0,675m. Telota vnějšího ovrchu nánosů na trubách: Q t t v,596,86 z zv stř 0 8,5 0, ε α S 09,85 6,565, Tz 77,7K (8..-9) volím součinitel zanesení ε 0,005m K / W střední telota média v trubách t zv + t zv t zv. stř 8, 5 (8..-0) ředběžné telo, teré vezmou závěsné truby 5,556 Q ( i i ) ( ),86J / g (8..-),596 v telosměnná locha závěsných trube S π d h i, 0,08,7 6,565m (8..-) elový součinitel řestuu tela ze strany salin je dán součtem součinitelů řestuu tela oběma zůsoby α α + α s 57,888 +,880 80,768W / m K (8..-) Součinitel rostuu tela ři salování tuhých aliv s usořádáním svazu za sebou ψ α 0,6 80,768 8,6W m K (8..-) / 5