PARNÍ KOTEL NA SPALOVÁNÍ SLÁMY Z PŠENICE,ŽITA A JEČMENE 30T/H

Transkript

1 VYOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERITY OF TECHNOLOGY FAKULTA TROJNÍHO INŽENÝRTVÍ ENERGETICKÝ ÚTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INTITUTE PARNÍ KOTEL NA PALOVÁNÍ LÁMY Z PŠENICE,ŽITA A JEČMENE 30T/H TEAM BOILER BURNING FYTOMA 30T/H DIPLOMOVÁ PRÁCE MATER' THEI AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE UPERVIOR Ing. JIŘÍ TRÁVNÍČEK dc. Ing. ZDENĚK KÁLA, Cc. BRNO 011

2 Vyské učení echnické v Brně, Fakula srjníh inženýrsví Energeický úsav Akademický rk: 010/011 ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE suden(ka): Ing. Jiří Trávníček kerý/kerá suduje v magiserském navazujícím sudijním prgramu br: Energeické inženýrsví (301T035) Řediel úsavu Vám v suladu se záknem č.111/1998 vyských šklách a se udijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující éma diplmvé práce: v anglickém jazyce: Parní kel na spalvání slámy z pšenice,žia a ječmene 30/h eam biler burning fymass 30/h ručná charakerisika prblemaiky úklu: Návrh parníh ršvéh jle na spalvání bilné slámy a jeh epelný výpče.paramery páry epla přehřáé páry 400 C, lak 4 MPa Cíle diplmvé práce: Návrh kle pr likvidaci slámy s využiím epla pr echnlgické účely rsp pr kgeneraci.

3 eznam dbrné lieraury: Černý,Janeba,Teyslsler: Parní kle,echnický průvdce 3, NTL Praha, Budaj,F.:Parní kle,pdklady pr epelný výpče,skripum VUT v Brně Veducí diplmvé práce: dc. Ing. Zdeněk kála, Cc. Termín devzdání diplmvé práce je sanven časvým plánem akademickéh rku 010/011. V Brně, dne L.. dc. Ing. Zdeněk kála, Cc. Řediel úsavu prf. RNDr. Mirslav Dupvec, Cc. Děkan fakuly

4 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Absrak Cílem é diplmvé práce je návrh ršvéh parníh kle pr spalvání bilní slámy Vyrbená pára bude využia k echnlgickým účelům, případně ke kgeneraci. Tepelný výpče vychází ze zadané eply a laku přehřáé páry a z paramerů bimasy (bilní slámy). Klíčvá slva: - parní kel - bilní sláma - bimasa - kgenerace - hnišě - přehřívák - výparník - eknmizér Absrac An bjecive f his hesis is design a grae seam biler fr burning sraw. Generaed seam will be used fr echnlgical purpses r cgenerain. Calculains f he hea cmes frm designaed emperaure and pressure f he verheaed seam and characerisics f he bimass as well. Key wrds: - seam-biler - fymass - bimass - superheaer - evaprar - ecnmizer 3

5 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Bibligrafická ciace mé práce: TRÁVNÍČEK, J. 30/h. Brn: Vyské učení echnické v Brně, Fakula srjníh inženýrsví, s. Veducí diplmvé práce dc. Ing. Zdeněk kála, Cc.. 4

6 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Česné prhlášení: Prhlašuji, že jsem u diplmvu prácí na éma Parní kel na spalvání slámy z pšenice, žia a ječmene, vypracval sám za pmci veducíh diplmvé práce Dc. Ing. Zdeňka kály, Cc. a knzulana Ing. Pavla Křemínskéh, lieraury a saních zdrjů, keré jsu uvedeny v závěru práce. V Brně dne 6. kvěna 011 Jiří Trávníček 5

7 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Pděkvání: Rád bych pděkval veducímu mé diplmvé práce dc. Ing. Zdeňku kálvi, Cc. za jeh vedení a cenné připmínky, aké chci pděkva panu Ing. Pavlu Křemínskému za dbrné knzulace jimiž přispěl k úspěšnému vypracvání é diplmvé práce na éma Parní kel na spalvání slámy z pšenice, žia a ječmene. V Brně dne 6. kvěna 011 Jiří Trávníček 6

8 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 OBAH 1. ÚVOD TRUČNÝ POPI KOTLE BIOMAA A JEJÍ PALOVÁNÍ VÝHODY A NEVÝHODY BIOMAY ZDROJE BIOMAY PALOVÁNÍ UCHÉ BIOMAY TECHIOMETRICKÉ VÝPOČTY MNOŽTVÍ PALOVACÍHO VZDUCHU A PALIN Mnžsví spalvacíh vzduchu Mnžsví spalin HUTOTA VZDUCHU A PALIN ENTALPIE PALIN A VZDUCHU I-T DIAGRAM PALIN ZÁKLADNÍ BILANCE KOTLE TEPELNÁ BILANCE KOTLE TEPELNÉ ZTRÁTY KOTLE A ÚČINNOT Zráa mechanickým nedpalem: Zráa chemickým nedpalem dle ČN Zráa sáláním a vedením epla d klí Zráa fyzickým eplem uhých zbyků Zráa cielným eplem spalin Účinns kle: VÝROBNÍ TEPLO PÁRY A MNOŽTVÍ PALIVA Výrbní epl páry Mnžsví paliva Výpčvé mnžsví spálenéh paliva VÝPOČET PALOVACÍ KOMORY URČENÍ ADIABATICKÉ TEPLOTY V OHNIŠTI Enalpie spalin ve spalvací kmře NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ OHNIŠTĚ... 8 Rzměry hnišě: URČENÍ TEPLOTY PALIN NA VÝTUPU Z OHNIŠTĚ učiniel M Blzmanv čísl upeň černsi hnišě NÁVRH KONVEKČNÍCH PLOCH ROZDĚLENÍ CELKOVÉHO TEPEL. VÝKONU NA JEDNOTLIVÉ PLOCHY Přehřívák

9 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Přehřívák Závěsné rubky Výparník Eknmizér CELKOVÉ POTŘEBNÉ TEPLO PILOVÝ DIAGRAM VÝPOČET MŘÍŽE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ MŘÍŽE TEPELNÝ VÝPOČET MŘÍŽE učiniel přesupu epla knvekcí učiniel přesupu epla sáláním Celkvý sučiniel přesupu epla učiniel prsupu epla Tepl, keré debere mříž spalinám Přepče eply spalin na výsupu z mříže VÝPOČET II. TAHU KOTLE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ II. TAHU TEPELNÝ VÝPOČET II. TAHU učiniel přesupu epla knvekcí učiniel přesupu epla sáláním Celkvý sučiniel přesupu epla učiniel prsupu epla Tepl, keré skuečně vezmu membránvé sěny Přepče eply spalin na výsupu z II. ahu VÝPOČET III. TAHU KOTLE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ III. TAHU VÝPOČET VRATNÉ KOMORY NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ VRATNÉ KOMORY TEPELNÝ VÝPOČET VRATNÉ KOMORY Membránvá sěna Závěsné rubky Přepče spalin vrané kmry VÝPOČET. ČÁTI III. TAHU KOTLE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ. ČÁTI III. TAHU KOTLE TEPELNÝ VÝPOČET. ČÁTI III. TAHU Membránvá sěna Výpče přehříváku P Výpče závěsných rubek Přepče eply spalin na výsupu z. čási III. ahu VÝPOČET 3. ČÁTI III. TAHU KOTLE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ 3. ČÁTI III. TAHU KOTLE

10 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn TEPELNÝ VÝPOČET 3. ČÁTI III. TAHU Membránvá sěna Výpče přehříváku P1(čási b,c) Výpče závěsných rubek Přepče eply spalin na výsupu z 3. čási III. ahu VÝPOČET IV. TAHU KOTLE NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ IV. TAHU KOTLE VÝPOČET 1. ČÁTI IV. TAHU NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ 1.ČÁTI IV. TAHU TEPELNÝ VÝPOČET ČÁTI PŘEHŘÍVÁKU P1A učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin) Celkvý sučiniel přesupu epla (ze srany spalin) učiniel prsupu epla Výpče přebné (ideální) plchy čási a přehříváku P Tepl, keré skuečně vezme čás a přehříváku P Prcenuelní dchylka Přepče eply spalin na výsupu z 1.čási IV. ahu VÝPOČET. ČÁTI IV. TAHU NÁVRH GEOMETRICKÝCH PARAMETRŮ.ČÁTI IV. TAHU TEPELNÝ VÝPOČET EKONOMIZÉRU učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin učiniel prsupu epla Výpče přebné (ideální) plchy eknmizéru kuečná eplsměnná plcha eknimizéru Tepl, keré skuečně vezme eknmizér Prcenuelní dchylka Přepče eply spalin na výsupu z.čási IV. ahu KONTROLA TEPELNÉ BILANCE ZÁVĚR EZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ EZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A YMBOLŮ EZNAM TABULEK, OBRÁZKŮ A PŘÍLOH EZNAM TABULEK EZNAM OBRÁZKŮ EZNAM PŘÍLOH

11 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn ÚVOD upající ceny elekrické energie a zemníh plynu vzbuzují zájem sále věší využívání alernaivní paliv. Jde především hmu rganickéh půvdu, bimasu. Mezi bimasu můžeme zařadi i bilní slámu, kerá bude palivem dále navrhvanéh kle. [6], [8] Pčíá se s ím, že kel bude sučásí kgenerační jednky, cž je v uzemsku usálený název pr zařízení menšíh a sředníh rzsahu pr kmbinvanu výrbu epla a elekřiny (CHP- Cmbined Hea and Pwer).[10] Eknmický příns spčívá v m, že při něc vyšší spřebě paliva, vyrábí přebné epl spalváním bimasy a mim epl je vyráběna navíc i elekrická energie věšinu pr vlasní spřebu. Je-li bimasa (sláma) mísním prdukem, minimalizují se aké náklady na její dpravu. 1.1 ručný ppis kle: Dle zadání se jedná parní bubnvý kel s parním výknem 30.h a paramery výsupní páry 400 C a 4 MPa (abs). Palivem je bilná sláma. Kel je kncipván jak čyřahvý. ěny prvních ří ahů jsu slženy z membránvých sěn (výparník). ěny čvréh ahu jsu puze svařeny z plechu. Prvním ahem je spalvací kmra, kde v dlní čási je umísěn rš (jedná se edy ršvé hnišě).v hrní čási zadní sěny spalvací kmry je membránvá sěna rzvlněna a vří zv. mříž. Tu mříží prudí spaliny d II.ahu kle, kde djde k jejich chlazení a čásečnému dppílkvání. Tak chlazené a dppílkvané spaliny již ak inenzivně nezanáší výhřevné plchy. paliny vsupují d III. ahu kde jsu na závěsných rubkách umísěny dva přehříváky P a P1. Čvrý ah bsahuje zbylu čás přehříváku P1 a hříváky vdy (eknmizéry). Všechny rubkvé svazky jsu z hladkých rubek, keré jsu uspřádány za sebu a jsu edy méně náchylné k zanášení. palvací vzduch je rzdělen na primární a sekundární. Primární je předehříván parním hřívákem vzduchu, k jeh hřáí služí cizí pára. Je přiváděn ze spdní čási ršu a zárveň edy chladí řšnice. Trysky přivádějící sekundární vzduch jsu umísěny v přední a zadní sěně kmry v něklika úrvních pr lepší rzdělení vzduchu a ím i lepší spalvání. Pr zapalvání kle služí ruční přensný hřák na prpan-buan. Kel je s přirzeným během parvdní směsi ve výparníku. Škvára z ršu je vyvedena mkrým vynašečem d driče a následně d míchačky. Ppílek je dváděn výsypkami z II./III. ahu a IV. ahu přes míchačku, kde se zvlhčí a prmíchá s rzdrcenu škváru z ršu a dále pak puuje d knejnerů. míchaná směs se využívá jak hnjiv v zemědělsví. Paliv je d kle přiváděn z přední čási spalvací kmry, cca 1m nad ršem pmcí dvu šnekvých dpravníků. 10

12 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011. BIOMAA A JEJÍ PALOVÁNÍ.1 Výhdy a nevýhdy bimasy Výhdy: - bimasa je bnvielný zdrj energie - bimasu pvažujeme za neurální zdrj vzhledem ke vzniku CO - jedná se decenralizvaný dmácí zdrj - s výhdu lze puží u menších lkálních zdrjů epla - mžns využií přebyečných zemědělských plch neb plch nevhdných k pěsvání pravinářských pldin - za bimasu je pvažván i kmunální dpad Nevýhdy: - prblemaické skladvání bimasy (velké bjemy, velké skladvací prsry) - výhřevns závisí na bsahu vdy - nuns úpravy před spalváním (sušení, lisvání) - nuns dpravy, pkud není bimasa mísním prdukem - knkurence pravinvým pldinám při seí úrdných půd - při spalvání vznikají nežáducí emise (čásice, uhlvdíky). Zdrje bimasy Odpadní bimasa Vzniká jak dpad při zpracvání dřeva, pěsvání bilnin, chvu dbyka. [7] Záměrně prdukvaná bimasa Rychle rsucí dřeviny, bilniny, lejviny a jiné zemědělské pldiny pěsvané k energeickému využií. [5] Pdle bsahu vdy může bý bimasa charakerizvána jak: uchá - Mezi suchu bimasu paří například dpad při ěžbě dřeva, bilní sláma, sen a suché zbyky zemědělských pldin.může se spalva přím neb p dsušení. Mkrá - Jedná se především dpady z živčišné výrby jak je kejda a ekué kmunální dpady. Nelze ji spalva přím, ale až p zpracvání na biplyn. peciální - Z řepky a cukernaých pldin se speciálními echnlgiemi získávají prduky jak je binafa a bilíh..3 palvání suché bimasy uchá bimasa je velmi slžié paliv. Půsbením vyských epl se z ní uvlňují hřlavé plynné slžky, zv. prchavá hřlavina. Je-li přímen vzduch, djde k hření, j. k prsému spalvání. Při zahřívání bez přísupu vzduchu se vzniklá prchavá hřlavina dvádí d spalvacíh prsru, kde se spaluje bdbně jak jiná plynná paliva. Čás vznikléh epla se využívá na zplyňvání další bimasy. Výhdu h způsbu spalvání je snadná regulace výknu, nižší emise, vyšší účinns. Vliv vlhksi na výhřevns bimasy U rslinných paliv výhřevns klísá pdle druhu a vlhksi paliva. Při vyšší vlhksi se velká čás energie spřebuje na dpaření vdy a spalvání je nedknalé. U slámy bilvin je při bsahu vdy 10 % výhřevns 15,49 MJ/kg. [9]. 11

13 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn TECHIOMETRICKÉ VÝPOČTY Při sechimerických výpčech neuvažuji mnžsví chlru. T mnžsví je v survém palivu d 0,8 % 3.1 Mnžsví spalvacíh vzduchu a spalin Mnžsví spalvacíh vzduchu Minimální bjem kyslíku přebný pr spálení 1kg paliva: r æ r r r C H prch O ö OO min,39 ç ,01 4,03 3,06 3 è ø æ 34,3 4,41 0,07 30,87 ö,39 ç ,669 è100 1, , , ø kde: C r, H r, O r, r prch je slžení paliva v půvdním savu 3 Nm kg (3.1) Minimální bjem suchéh vzduchu přebný pr dknalé spálení 1kg paliva: OO min 0,669 3 OVmin 3,185 Nm kg (3.1-) 0,1 0,1 Minimální bjem vlhkéh vzduchu přebný pr dknalé spálení 1 kg paliva: O 3 VV min c v O V min 1,016 3,185 3,36 Nm kg (3.1-3) Pdíl vdní páry c v připadající na 1Nm 3 suchéh vzduchu: // j p c v 1+ (3.1-4) 100 j // pc - p 100 Při běžných klimaických pdmínkách, j. j 70% a v 0 C, vyplývá viz. [1] c 1, v 016. Objem vdní páry v minimálním bjemu vlhkéh vzduchu: V O H O VV min V min v V min 3 ( 1,016 ) 3,185 0,051 Nm kg O - O ( c ) O (3.1-5) Mnžsví spalvacíh vzduchu: Dle dpručení veducíh diplmvé práce, vlím sučiniel přebyku vzduchu a 1,3 O 3 VV O VV min a 3,36 1,3 4,07 Nm kg (3.1-6) 1

14 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Mnžsví spalin Minimální bjem suchých spalin dsaneme jak suče bjemů jednlivých slžek, keré při spalvání vznikají. Objem xidu uhličiéh:,6 r OC0 C + 0,0003 O 1,01 V min,6 34,3 + 0,0003 3,185 0, ,01 Nm 3 kg (3.1-7) Objem xidu siřičiéh: 1,89 r 1,89 3 OO 0,07 0,0005 Nm / kg 3, ,06 (3.1-8) Objem dusíku:,4 O N N 8,016 r + 0,7805 O Vmin,4 0,35 + 0,7805 3,185, ,016 Objem argnu: Nm 3 kg (3.1-9) O Ar 3 0,009 O V min 0,009 3,185 0,09 Nm kg (3.10) Minimální bjem suchých spalin: O O + O + O + O min C0 0 N Ar 0, ,0005 +, ,09 3,155 Nm 3 kg (3.11) Objem vdní páry v minimálním bjemu vlhkých spalin: 44,8 r,4 r V OH O H + W + O HO 4,03 18,016 44,8,4 4, ,051 0, , ,016 Nm 3 kg (3.1) Minimální bjem vlhkých spalin: Minimální bjem vlhkých spalin se vypče jak suče minimálníh bjemu spalin suchých a bjemu vdy v minimálním bjemu spalin vlhkých O V min 3 O min + O H O 3, ,85 4,007 Nm kg (3.13) Objem spalin při spalvání s přebykem vzduchu: O V V min VV min 3 ( 1,3 ) 3,36 4,978 Nm kg O + ( a ) O 4,007 + (3.14) 13

15 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab. 3 Vypčené bjemy vzduchu a spalin suchý vlhký s přebykem vzduchu Nm 3.kg vzduch 3,185 3,36 4,07 spaliny 3,155 4,007 4, Husa vzduchu a spalin Ty hdny jsu sanveny pr nrmální pdmínky. Pr saní pdmínky je nuné přepčía husy pdle savvé rvnice. Husa vzduchu: r VV r + c OVmin V ( v 1) O Vmin HO O VV min 3,185 1,93+ (1,016 ) 3,185 0,806 1,85 3,36 kde: r V 1,93 kg m -3 - r kg Nm -3 (3.) r H O 0,806 kg m -3 Husa spalin při sechimerickém spalvání: Husy jednlivých slžek spalin viz. [1] jsu uvedeny v ab.3. Tab.3- Husy slžek spalin Plyn r i [kg.nm 3 ] CO 1,9768 O,96 N 1,5047 Ar 1,78385 H O 0,8058 r V min å i O O i r V min i 0,637 1, ,0005,96 +,489 1, ,09 1, ,85 0,8058 4,007 (3.-) 1,75 kg Nm -3 14

16 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Husa spalin s přebykem vzduchu: OV min rv min + ( a ) O VV min r rv O + ( a ) O V min VV min 4,007 1,75 + (1,3 ) 3,36 1,85 1,77 4,007 + (1,3 ) 3,36 VV kg Nm -3 (3.-3) 3.3 Enalpie spalin a vzduchu Měrná vlhks vzduchu: ( c v ) 1000 rh O (1,016 ) ,806 d 9,973 g / kg s.v r 1,93 (3.3) V Měrná epelná kapacia vlhkéh vzduchu: Pr výpče měrné epelné kapaciy s bsahem d gramů vdy na 1 kg vzduchu lze puží vzah dle [1]. Hdny měrných epelných kapaci suchéh vzduchu a vdní páry jsu však závislé na eplě. Pr různé eply je edy měrná epelná kapacia vlhkéh vzduchu znázrněna v Tab.3-3 c pvv 3 c pv + 0,0016 d c ph O kj m - K (3.3-) Tab.3-3 Měrná enalpie slžek spalin a měrné epelné kapaciy vzduchu a vdní páry v závislsi na eplě CO O N Ar H O c pv c pho c pvv [ C] [kj.nm -3 ] [kj.nm -3 ] [kj.nm -3 ] [kj.nm -3 ] [kj.nm -3 ] [kj.m -3.K ] [kj.m -3.K ] [kj.m -3.K ] ,97 1,4933 1, , 19,5 93,07 150,6 1,3 1,506 1, ,5 394,1 59, ,5 1,307 1,57 1, ,8 610,4 39,1 78,8 46,8 1,317 1,545 1, ,9 836,5 56,7 371,7 65,9 1,39 1,5648 1, , ,7 794,5 1,343 1,5891 1, ,3 557,3 968,8 1,356 1,6147 1, ,3 650, ,371 1,6413 1, , ,384 1,6684 1, , ,398 1,6958 1, , 173 1,41 1,731 1, ,433 1,7768 1, ,453 1,881 1, ,471 1,8763 1, ,5 1,968 1, ,53,057 1,56754 Enalpie spalin při sechimerickém spalvání: Enalpii spalin při sechimerickém spalvání lze vyjádři jak suče sučinu bjemů jednlivých slžek spalin a jejich měrných enalpií dle vzahu: I min OCO i CO + OO io + O N i N + O Ar i Ar + O H O i H O kj. kg (3.3-3) Jelikž jsu však hdny měrných enalpií slžek spalin závislé na eplě, je pr různé eply a hdna znázrněna v Tab

17 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Enalpie vzduchu při sechimerickém spalvání: v O i + O i IV min V min V H O H O I V min O VV min i VV O VV min c pvv V kj.kg (3.3-4) Enalpie vzduchu je aké závislá na eplě, a pr různé eply je uvedena v Tab.3-4 Enalpie ppílku: Enalpie ppílku se uvažuje puze v případě plaí-li vzah viz [] r r 6 Qi 6 1, A > 88,134 41,8 X 41, < 9,37 p (3.3-5) kde: A r je bsah ppelviny v půvdním vzrku r Q i výhřevns paliva X P pdíl ppílku v celkvé hmnsi uhých zbyků. Tu hdnu vlím 60 % Výše uvedený vzah neplaí enalpii ppílku Enalpie spalin: Enalpie spalin se vypče ze vzahu: I, a min ( a ) I + I [ kj kg ] V min P I P zanedbávám. I + (3.3-6) Enalpie spalin jsu pr různé eply uvedeny v Tab.3-4 Tab.3-4 Enalpie spalin v závislsi na eplě I s min I V min [ C] [kj.kg ] [kj.kg ],a I [kj.kg ] 1 1,1 1, 1,3 1, , , , , , ,146 73, ,4 861, ,4 15, , , , ,46 130, , , ,74 14,963 55, ,65 175, ,65 51, ,155 87, , ,454 13,9 976, , , ,63 386, ,75 68, , , ,73 448, , , , , , , ,67 555, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 793, ,1 83, , , , , , , , , , ,31 995, ,4 1195, , , , , , ,08 131, , , , , , , , , ,46 164, 17794, ,68 03,9 1587,1 851,34 16

18 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn I- diagram spalin Grafické zbrazení enalpie spalin v závislsi na eplě a různém přebyku vzduchu je na Obr enalpie spalin [kj/kg] vzduch alfa1 alfa1,1 alfa1, alfa1,3 alfa1, epla C Obr.3 I diagram spalin 4. ZÁKLADNÍ BILANCE KOTLE Základní bilancí se rzumí sanvení účinnsi kle a spřeby paliva pr pžadvané paramery kle. 4.1 Tepelná bilance kle: Redukvaná výhřevns: Redukvanu výhřevnsí rzumíme celkvé mnžsví epla přivedené d kle na 1 kg paliva. Vypče se dle vzahu (4.1) 3 Q Q + i + Q + Q + Q ired r i pv cz ,45 +, ,348 kde: pr r kj kg r Q i je výhřevns paliva i pv fyzické epl paliva Q cz epl přivedené cizím zdrjem Q pr epl přivedené při rzprašvání mazuu Q epl ve spalinách 3.recirkulace r 3 (4.1) 17

19 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Fyzické epl paliva se uvažuje puze ehdy, jesliže se paliv předehřívá mim kel, neb není li předehříván cizím zdrjem, avšak plaí vzah: (4.1-) r r Qi W ³ ,19 (4.1-) 180 0,5 ³ 0, ,19 Z výsledku vyplývá plans é pdmínky, pr v následujícím výpču uvažuji fyzické epl paliva. Fyzické epl paliva: i pv c pv pv, ,45 kj kg (4.1-3) kde: pv je epla paliva zvlená shdně s eplu klí j. 0 C c pv měrná epelná kapacia paliva vypčena dle (4.1-4): Měrná epelná kapacia paliva: c pv 4,19 W r + c su r 1 ( 1- W ) 4,19 0,5 + 1,3 (1-0,5),05 kj kg - K kde: c su 1,3 kj.kg.k je měrné epl v sušině [1] W r 0,5 bsah vdy v půvdním vzrku (4.1-4) Tepl přivedené cizím zdrjem: Jelikž paliv bsahuje velký pdíl vlhksi, je nuné suši paliv předehřáým spalvacím vzduchem. palvací vzduch je rzdělen na primární a sekundární v pměru 1:1. Pr sušení paliva bude puži však puze primární vzduch. Tepl přivedené cizím zdrjem se vypče dle následujícíh vzahu: Q cz O VZpř (i př - i VZ ),1035 (13,403-6,49),898 kj kg (4.1-5) kde: O Vzpř je mnžsví předehřáéh vzduchu i př enalpie předehřáéh vzduchu i VZ enalpie sudenéh vzduchu Mnžsví předehřáéh vzduchu: O 3 VZpř 0,5 O VV 0,5 4,07,1035 Nm kg (4.1-6) kde: O VV je mnžsví spalvacíh vzduchu viz. (3.1-6) Enalpie předehřáeh vzduchu: i př c pvv100 př 1, ,403 kj. kg (4.1-7) kde: c pvv100 1,34034 kj.kg.k měrná epelná kapacia vzduchu při eplě předehřevu př 100 C epla předehřevu spalvacíh vzduchu 18

20 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Enalpie sudenéh vzduchu: i VZ c pvv0 VZ 1, ,49 kj. kg (4.1-8) kde: c pvv0 1,31469 kj.kg.k měrná epelná kapacia vzduchu VZ 0 C epla sudenéh spalvacíh vzduchu shdná s eplu klí Tepl přivedené rzprašvání mazuu: Vzhledem k mu, že palivem je bilná sláma, epl zanedbávám. Q pr 0 kj.kg Tepl přivedené ve spalinách 3. recirkulace. Neuvažuji s 3. recirkulací. r 1 Q 3-0 kj kg 4. Tepelné zráy kle a účinns Při výpču epelných zrá budu uvažva dvě variany a : a) epelné zráa bez uvažvání recirkulace ppílku b) epelné zráy s uvažváním recirkulace ppílku Odůvdnění výběru jedné za varian pr další výpče bude sanven na knci kapily 4. Celkvá epelná zráa je dána sučem dílčích zrá Zráa mechanickým nedpalem: Ta zráa je způsbena nespálenu hřlavinu bsaženu v uhých zbycích a) Bez recirkulace ppílku: Z Z + Z + Z + Z c cr c / 3 c4 cú 0, , , , ,044 (4.) kde: Z cr je zráa nedpalem v ršvém prpadu Z c/3 zráa nedpalem ve a 3. ahu Z c4 zráa nedpalem ve 4. ahu zráa nedpalem v úleu Z cú Zráa nedpalem v ršvém prpadu: r C r A 0,05 0,05 Z X r Q cr 0, C Q 1-0, ,348 cr r ired 0,00736 (4.-) Zráa nedpalem ve a 3. ahu: r C A 0,3 0,05 Z / 3 c / 3 X / 3 Q c / 3 0, ,01393 (4.-3) 1- C Q 1-0,3 1543,348 / 3 ired Záa nedpalem ve 4. ahu: r C 4 A 0, 0,05 Z 4 X 4 Q c4 0, C Q 1-0, 1543,348 c 4 ired 19 0, (4.-4)

21 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Zráa nedpalem v úleu: r C ú A 0,1 0,05 Zcú X ú Qcú 0, , C Q 1-0,1 1543,348 ú ired b) recirkulací ppílku: Zc Zcr + Zc / 3 + Zc4 + Zcú 0, ,0199 0,01658 (4.-5) (4.-6) Zráa nedpalem v ršvém prpadu: r C r A 0,1 0,05 Zcr X r Q ci 0, , C Q 1-0,1 1543,348 (4.-7) r ired Zráa nedpalem ve a 3. ahu: r C / 3 A 0 0,05 Zc / 3 X / 3 Q ci C Q ,348 (4.-8) / 3 ired Záa nedpalem ve 4. ahu: r C 4 A 0 0,05 Zc 4 X 4 Q ci C Q ,348 (4.-9) 4 ired Zráa nedpalem v úleu: r C ú A 0, 0,05 Zcú X ú Q ci 0, , C Q 1-0, 1543,348 ú ired (4.0) kde: C i je pdíl hřlaviny v uvažvaném druhu uhých zbyků viz. Tab.4- X i pdíl ppela z celkvéh mnžsví připadající na jednlivý druh uhých zbyků viz. Tab.4 A r bsah ppelviny v půvdním vzrku Q ired redukvaná výhřevns (4.1) Q ci výhřevns hřlaviny uvažvanéh druhu uhých zbyků viz. [1] Tab.4 Rzvržení pdílu ppela z celkvéh mnžsví A r připadající na jednlivý druh uhých zbyků X i [%] Bez recirkulace ppílku recirkulací ppílku Rš X r Druhý a řeí ah X /3 5 0 Čvrý ah X Úle X ú 0 40 Tab.4- Pdíl hřlaviny v uvažvaném druhu uhých zbyků C i [%] Bez recirkulace ppílku recirkulací ppílku Rš C r 5 10 Druhý a řeí ah C / Čvrý ah C Úle C ú

22 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Zráa chemickým nedpalem dle ČN a) Bez recirkulace ppílku: Z CO (100 - Z ) (1610 w c 100 CO w ) O (100 -,440) (1610 0, ) 4,1106 0, % ,348 b) recirkulací ppílku: Z CO (100 - Z ) (1610 w c 100 CO Q ired w H w (100 -,1658) (1610 0, ) 4,1106 0, % ,348 Q ired H w CH CH 4 4 ) O (4.1) (4.) kde: Z c je zráa mechanickým nedpalem (4.), (4.-6) dsazená v % w CO bsah CO v plynných spalinách w H bsah H v plynných spalinách w CH4 bsah CH 4 v plynných spalinách Q ired redukvaná výhřevns (4.1) O bjem suchých spalin při nrmálních pdmínkách Obsah H a CH 4 v plynných spalinách Při spalvání slámy dle knzulace zanedbávám Obsah CO v plynných spalinách Liminí hdna CO 00 mg.nm -3 0,000 kg.nm -3 dle ČN [4] Měrná hma CO 1,5 kg.nm -3 0,000 w CO 0, ,016 % (4.3) 1,5 Objem suchých spalin při nrmálních pdmínkách: O min 3 ( a ) O 3, (1,3 ).3,1849 4,1106 Nm kg O + (4.4) Vmin 4..3 Zráa sáláním a vedením epla d klí Pr zjedndušení zde nepčíám s lakvými zráami, při kerých by se hdna enalpie napájecí vdy lišila puze zanedbaelně a hdna zráy je dečena z diagramu s určiu nepřesnsí. Pr dané paliv a epelný výkn kle byla zráa sanvena z diagramu [1] Z V 1,3 % 1

23 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepelný výkn kle: Q M.(i - i ) 8,333 (314, ,084) 3094,08 kw 3,094MW (4.5) vyrj P P nv kde: M p je parní výkn kle i p enalpie přehřáé páry i nv enalpie napájecí vdy Enalpie přehřáé páry: pr p 400 C a p p 4 MPa z parních abulek [3] i p 314,374 kj.kg Enalpie napájecí vdy: pr NV 105 C a p p 4 MPa z parních abulek [3] i NV 443,084 kj.kg 4..4 Zráa fyzickým eplem uhých zbyků a) Bez recirkulace ppílku: Z f Z fr + Z f / 3 + Z f 4 + Z fú 0, , , , ,0009 (4.6) kde: Z fr je zráa fyzickým eplem uhých zbyků v ršvém prpadu Z f/3 zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve a 3. ahu Z f4 zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve 4. ahu zráa fyzickým eplem uhých zbyků v úleu Z fú Zráa fyzickým eplem uhých zbyků v ršvém prpadu: r X r A 0,4 0,05 Zfr c r r 0, , C Q 1-0, ,348 r ired Zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve a 3. ahu: r X A 0,5 0,05 Z / 3 / 3 c / 3 / 3 0, C Q 1-0,3 1543,348 f / 3 ired Zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve 4. ahu: r X 4 A 0,15 0,05 Z 4 c 4 4 0, C Q 1-0, 1543,348 f 4 ired 0, , (4.7) (4.8) (4.9) Zráa fyzickým eplem uhých zbyků v úleu: r X ú A 0, 0,05 Zfú c ú ú 0, , C Q 1-0,1 1543,348 (4.-0) ú ired b) recirkulací ppílku: Zf Zfr + Zf / 3 + Zf 4 + Zfú 0, ,0009 0,00171 (4.)

24 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Zráa fyzickým eplem uhých zbyků v prpadu: r X r A 0,6 0,05 Z c r r 0, C Q 1-0,1 1543,348 fr r ired Zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve a 3. ahu: r X A 0 0,05 Z / 3 / 3 c / 3 / 3 0, C Q ,348 f / 3 ired Zráa fyzickým eplem uhých zbyků ve 4. ahu: r X 4 A 0 0,05 Z 4 c 4 4 0, C Q ,348 f 4 ired Zráa fyzickým eplem uhých zbyků v úleu: r X ú A 0,4 0,05 Z c ú ú 0, C Q 1-0, 1543,348 fú ú ired 0 0, ,0009 (4.-) (4.-3) (4.-4) (4.-5) kde: C i je pdíl hřlaviny v uvažvaném druhu uhých zbyků viz. Tab.4- X i pdíl ppela z celkvéh mnžsví připadající na jednlivý druh uhých zbyků viz. Tab.4 A r bsah ppelviny v půvdním vzrku Q ired redukvaná výhřevns (4.1) c i měrná epelná kapacia uhých zbyků viz. Tab. 4-3 i epla uvažvanéh druhu uhých zbyků viz. Tab. 4-3 Tab.4-3 Uvažvaná epla a měrná epelná kapacia uhých zbyků v jednlivých čásech kle [1] i [ C] c i [kj.kg.k ] Rš r, c r Druhý a řeí ah /3, c / Čvrý ah 4, c Úle ú, c ú Zráa cielným eplem spalin a) Bez recirkulace ppílku: Z k k I (1 - Z ) c, a - a I Q ired VZ min 973,465,3 85,6884 (1-0,0440) 0, ,348 (4.-6) 3

25 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 b) recirkulací ppílku: Z k k I (1 - Z ) c, a - a Q ired I VZmin 973,465,3 85,6884 (1-0,01658) 0, ,348 (4.-7) kde: Z c je zráa mechanickým nedpalem (4.), (4.-6) k 140 C vlená epla spalin za klem a 1,3 sučiniel přebyku vzduchu,a I k enalpie spalin pr k a a viz. Tab. 3-4 VZ 0 C epla sudenéh vzduchu I VZmin enalpie sudenéh vzduchu viz. Tab Účinns kle a) Bez recirkulace ppílku: h k Zc - ZCO - ZV - Zf - Zk 100 -,440-0,0645,3-0,09-6,703 89,694 b) recirkulace ppílku: h k Zc - ZCO - ZV - Zf - Zk 100 -,1658-0,0647,3-0,171-6,7 89,5761 % % (4.-8) (4.-9) Tab.4-4 Prvnání zrá a účinnsí Bez recirkulace ppílku [%] recirkulací ppílku [%] Zráa mech. nedpalem Z c,440,1658 Zráa chem. nedpalem Z CO 0,0645 0,0647 Zráa sáláním a vedením epla 1,3 1,3 d klí Z V Zráa fyzickým eplem uhých 0,09 0,171 zbyků Z f Zráa cielným eplem spalin Z k 6,703 6,7 Účinns kle h k 89,694 89,5761 4

26 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Výrbní epl páry a mnžsví paliva Výrbní epl páry Q V M p (i p - i nv ) 8,333 (314, ,751) 3088,53 kw 3,08853 kde: M p je parní výkn kle i p enalpie přehřáé páry i nv enalpie napájecí vdy Enalpie přehřáé páry: pr p 400 C a p p 4 MPa z parních abulek i p 314,374 kj.kg Enalpie napájecí vdy: pr NV 105 C a p NV 4,9 MPa z parních abulek i NV 443,751 kj.kg kde: p NV je lak napájecí vdy zvěšený lakvé zráy Vlba lakvých zrá: Tlakvá zráa na každý přehřívák: Dp p 0,1 MPa Pče přehříváků: Tlakvá zráa na závěsné rubky: Dp ZT 0,1 MPa Tlakvá zráa na eknmizéru Dp EKO 0,6 MPa MW (4.3) Celkvá lakvá zráa: Dp å Dp 0,1 + 0,1 + 0,1 + 0,6 0,9 MPa (4.3-) 4.3. Mnžsví paliva a) Bez recirkulace ppílku: M pal Q V Q h ired k 3088, ,348 0,89694,060 kg.s 7,431 h (4.3-3) b) recirkulací ppílku: M pal Q V Q h ired k 3088,53, ,348 0, kg.s 7,3976 h (4.3-4) kde: Q V je výrbní epl páry (4.3) Q ired redukvaná výhřevns (4.1) h k účinns kle (4.-8), (4.-9) Výpčvé mnžsví spálenéh paliva a) bez recirkulace ppílku: M pv M pal (1 - Z ),060 (1-0,044),0116 c kg.s 7,418 h (4.3-5) 5

27 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 b) s recirkulací ppílku: M pv M pal (1 - Z ),0549 (1-0,0166),0104 c kg.s 7,374 h (4.3-6) kde: M pal je mnžsví paliva (4.3-3), (4.3-4) Z c zráa mechanickým nedpalem (4.), (4.-6) Účinns kle s pužiím recirkulace ppílku se liší 0,3 % pri varianě bez pužií recirkulace ppílku, ale vzhledem k mu, že bilná sláma je specifické paliv a mnžsví ppelviny se může v různých lkaliách měni, může se aké měni celkvé rzlžení ppela v jednlivých čásech kle, pr v dalších výpčech nebude uvažván s recirkulací ppílku. V knsrukčním návrhu však bude prveden výsup z výsypek a 4. ahu s mžnsí zavedení ppílku d hnišě. 5. VÝPOČET PALOVACÍ KOMORY Hlavním cílem h výpču je gemerický návrh hnišě, sanvení adiabaické eply v hniši a eply spalin na knci hnišě, kerá se sanví knrlním způsbem. 5.1 Určení adiabaické eply v hniši Ta epla se sanví na základě vypčené enalpie spalin ve spalvací kmře aprximací hdn z Tab Enalpie spalin ve spalvací kmře I Q + Q 67, ,55 VZ P -3 P 534,138 kj m (5.1) OV M PV 4,978,0116 kde: Q VZ je epl ddané vzduchem Q p epl vzniklé spálením paliva O V bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl ddané vzduchem: Celkvé mnžsví vzduchu se rzdělí na primární vzduch a sekundární vzduch, primární vzduch je však předehříván na eplu 100 C. Mnžsví primárníh a sekundárníh vzduchu je vlen v pměru 1:1. Celkvé epl ddané vzduchem se edy vypče jak suče ěch dvu epel. Q Q 0,5 O M i 0,5 4,07, , ,06 kw (5.1-) VZ 1 VV PV př 0,5 O M i 0,5 4,07,0116 6,49 118,84 kw (5.1-3) VZ VV PV VZ Q VZ VZ1 VZ Q + Q 560, ,84 67,03 kw (5.1-4) kde: O VV je bjem vlhkéh vzduchu (3.1-6) i př enalpie předehřáéh vzduchu (4.1-7) i VZ enalpie sudenéh vzduchu (4.1-8) 6

28 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepl vzniklé spálením paliva: Q r 3 M Q,0116 1, ,55 kw (5.1-5) p PV i kde: r Q i je výhřevns paliva Pr sanvení eply nechlazenéh plamene, kerá je daná hdnu enalpie spalin ve spalvací kmře, musíme zná enalpii spalin pr různé eply daném slžení spalin. Z ěch hdn psléze inerplací zjisíme pžadvanu eplu nechlazenéh plamene (adiabaicku eplu v hniši). Enalpie spalin pr eplu 1000 C: åw i w i +w i I i i N N CO CO Ar i Ar O i P1000 C O H O i H O + w VZ c pvv + w 0, , ,006 98, + 0, , w + w (5.1-6) + 0,195 1, ,607 kj m -3 Enalpie spalin pr eplu 1400 C: åw i w i +w i I i i N N CO CO Ar iar O i P1400 C O H O i H O + w VZ c pvv + w 0, , , , , w + w (5.1-7) + 0,195 1, ,70 kj m -3 Enalpie spalin pr eplu 000 C: åw i w i +w i I i i N N CO CO Ar i Ar O i P 000 C O H O i H O + w VZ c pvv + w 0, , , , , w + w (5.1-8) + 0,195 1, ,35 kj m -3 kde: w i jsu bjemvé pdíly jednlivých slžek spalin i i enalpie jednlivých slžek spalin při dané eplě Objem vlhkéh vzduchu na knci hnišě: O 3 VZ ( a ) O VV min (1,3 ) 3,36 0,971 Nm. kg (5.1-9) Objemvé pdíly jednlivých slžek spalin: Jsu pdíly bjemů jednlivých slžek spalin ku celkvému bjemu vlhkých spalin O N,489 w N 0,500 OV 4,978 (5.10) OCO 0,637 w CO 0,18 OV 4,978 (5.11) O Ar 0,09 war 0,006 O 4,978 (5.1) V 7

29 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 OO 0,0005 w O 0,0001 (5.13) O 4,978 V O HO 0,85 w H O 0,171 (5.14) O 4,978 V OVZ 0,971 w VZ 0,195 (5.15) O 4,978 V kde: O i jsu jednlivé bjemy slžek spalin a vzduchu vypčené v kap. 3.1 a (5.1-9) Enalpie spalin ve spalvací kmře I P 534,138 kj.m -3 pr u enalpii byla aprximací zjišěna epla nechlazenéh plamene (adiabaická epla v hniši) np 154,779 C 5. Návrh gemerických paramerů hnišě Rzměry ršu se navrhují v závislsi na epelném zaížení ršu. T zaížení vlím na základě knzulace s veducím diplmvé práce a q 1,1 MW.m - Výška hnišě se vypče na základě bjemvéh zaížení hnišě, zaížení vlím dle [1] q V 135 kw.m -3 (pr ršvá hnišě v rzmezí kw.m -3 ) 5..1 Rzměry hnišě Obr.5 rzměry hnišě 8

30 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Šířka hnišě: Na dpručení knzulana diplmvé práce vlím A 3,6 m Délka ršu:,46 B 6,4» 6,3 A 3,6 m (5.) kde: je předběžný průřez hnišě Předběžný průřez ršu: r 3 M pv Q i,0116 1,8 10,46 3 q 1,1 10 m (5.-) kde: q 1,1 MW.m - je epelné zaížení ršu Předběžný bjem hnišě: r 3 M pv Q i,0116 1,8 10 V 18,98 q m (5.-3) V kde: q V 135 kw.m -3 je bjemvé zaížení hnišě Výpče rzměru c: Vzhledem k mu, že epelné zaížení ršu je dsi malé, vychází délka ršu značná. Pkud by měl hnišě puze var hranlu, byla by rychls spalin v hniši nízká a při zachvání bjemu by hnišě měl malu výšku a nasal by prblém s umísěním svazků přehříváků. Pr je hnišě zúžen na rzměr c viz. br. 5. Ten rzměr je spčen pr rychls spalin v hniši w sp 3,6 m.s sanvené na základě knzulace a sřední eplu spalin v hniši. Jelikž je bční sěna hnišě vřena membránvu sěnu s rzečí rubek 90 mm musí bý en rzměr dělielný u rzečí. c 14,716 c 4,088» 4,14 m (5.-4) A 3,6 kde: c je plcha průřezu hnišě v blasi zúžení plcha průřezu hnišě v blasi zúžení: OV M pv ( 73 + T ) 4,978,0116 ( ,384) c 14,716 m (5.-5) 73 w 73 3,6 sp kde: w sp 3,6 m.s je rychls spalin v hniši T sřední epla spalin v hniši řední epla spalin v hniši: np + k 154, T 1171,389 C (5.-6) kde: np je adiabaická epla v hniši viz. kapila 5.1 k epla na knci hnišě 9

31 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Vlba eply na knci hnišě: Teplu na knci hnišě musíme nejdřív zvli a saní výpčy prvés pr u eplu, abychm mhly spčís skuečnu eplu na knci hnišě. Rzdíl zvlené a skuečné eply by neměl bý věší než 50 C, jinak musíme psup pakva pr jinu zvlenu eplu, dkud není pdmínka splněna. Následující výpčy jsu realizvány již pr výslednu zvlenu eplu, prže dřívější verze nevyhvvaly pdmínce. Tepla na knci hnišě: Vlím k 800 C Výpče výšky hnišě: Výška hnišě je sanvena z bjemu hnišě a rzměrů uvedených na br. 5 h V 18, ,710 A 3,6 10,898» 11 c 4,14 m (5.-7) kde: V je předběžný bjem hnišě (5.-3) A šířka hnišě c veliks v blasi zúžení (5.-4) 5,710 m plcha znázrněna na br. 5 Dba servání spalin v hniši: paliny by měly v hniši serva asi 3 s h 11 3,05 s Þ vyhvuje (5.-8) w 3,6 sp kde h je výška hnišě (5.-7) Výpče plch jednlivých sěn: Veliksi jednlivých rzměrů pužiých pr výpče jsu vyznačeny na br. 5 Bční sěna: b + c h 5, , ,5 m (5.-9) Přední sěna: z A h 3, ,6 m (5.0) Zadní sěna: p (h1 + h + d) A (0,75 + 9,5 + 3,37) 3,6 49,03 m (5.1) Hrní sěna: h A c 3,6 4,14 14,904 m (5.) 30

32 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Rš + vr: r (B + ) A (6,3 + 0,8) 3,6 5,56 m (5.3) Vlba plchy mříže: Při vlbě plchy mříže vycházím ze zvlené rychlsi spalin v mříži, keru uvažuji w spmříž 7 m.s. Tu rychls vlím na základě knzulace. Při vyšších rychlsech by dcházel k inenzivnější abrazi rubek ppílkem. Dále při výpču výšky mříže pčíám pr zjedndušení puze s eplu na knci hnišě a ne se sřední eplu v mříži. U návrhu mříže uvažuji přesazení rubek ve dvu řadách, avšak vzhledem k mu, že zadní membránvu sěnu vři lichý pče rubek, bude jedna rubka přesazena d řeí řady viz br. 7. Deailní epelný výpče bude prveden v kapile 7. V Tab. 5 jsu uvedeny základní rzměry zadní membránvé sěny ze kerých vycházím při výpču vru pr prudění spalin d druhéh ahu. Tab.5Paramery rubkvé sěny paramer veliks jednka Rzeč rubkvé sěny: s 90 mm Pče rubek ve sěně: n 41 Vnější průměr rubky D 60,3 mm kde: h mříž je výška mříže mříž A h mříž 3,6,4 8,64 m (5.4) Výška mříže: OV M h mříž 73 w pv spmříž (73 + (A - z 1 k ) D) 4,978,0116 ( ) æ 60,3 ö 73 7 ç3,6-0 è 1000 ø,349»,4 m (5.5) kde: z 1 0 je pče rubek v jedné řadě mříže D vnější průměr rubek membránvé sěny Plcha rubkvané sěny : s b z p h mříž 51,5 + 39,6 + 49, ,904-8,64 197,396» 197 Účinná sálavá plcha hnišě: ús b z p h r 51,5 + 39,6 + 49, , ,56 31,596» 3 m m (5.6) (5.7) kde: i jsu plchy jednlivých úseků (5.-9) až (5.3) Akivní bjem hnišě: V 3 A b 3,6 51,5 184,5 m (5.8) 31

33 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Určení eply spalin na výsupu z hnišě Tepla spalin se určí knrlním výpčem, jak byl ppsán v kapile 5. při vlbě eply na knci hnišě. (vlená epla na knci hnišě k 800 C) Pměrná epla spalin na výsupu z hnišě: 0,6 Tk B Qk [-] 0,6 0, 6 T M a + B np (5.3) P úpravě dsáváme vzah pr výpče skuečné eply na knci hnišě. k np + 73,15 154, ,15-73,15-73,15 797,055» 797 C (5.3-) 0,6 0,6 æ a ö æ 0,735 ö 1+ M ç 1+ 0,59 ç è B ø è 0,557 ø kde: np je adiabaická epla v hniši viz. kapila 5.1 M sučiniel a supeň černsi hnišě B Blzmanv čísl Vypčená epla na knci hnišě se liší d zvlené 3 C, cž vyhvuje pdmínce maximálníh rzdílu epl 50 C učiniel M Pr spalvání uhých paliv s velkým prchavým pdílem v prsru viz. [1] plaí vzah: M 0,59-0,5 x pl 0,59-0,5 0 0,59 (5.3-3) kde: x pl je plha maximální eply plamene Plha maximální eply plamene: Pr spalvání paliva v enké vrsvě na ršu viz [1] x pl 0 3

34 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Blzmanv čísl (1 - Z B - 5,68 10 V 11 ) M _ y (O (73 + (1-0,0144),0116 8, , , ( ,779) kde: pv s c _ ) np ) 3 3 0,557 ZV je pměrná zráa sáláním a vedením eple připadající na hnišě M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) _ c) ( O sřední epelná jímavs spalin v hniši 5, Blzmanva knsana pr absluně černé ěles _ y sučiniel epelné efekivnsi sěn s plcha rubkvané sěny (5.6) np adiabaická epla v hniši viz. kapila 5.1 (5.3-4) Pměrná zráa sáláním a vedením epla připadající na hnišě: Z 0,013 Z V V 0,0144 hk + ZV 0, ,013 (5.3-5) kde: Z sv je zráa sáláním a vedením epla d klí viz. kapila 4..3 h k účinns kle (4.-8) řední epelná jímavs spalin v hniši: _ k, ak æ ö Q u - I 131,4-6060,916 ço c 8,416 kj kg C è ø - 154, (5.3-6) np k kde: Q u je celkvé užiečné epl uvlněné v hniši ak enalpie spalin na knci hnišě viz. Tab. 3-4 pr a k 1,3 k, I np adiabaická epla v hniši viz. kapila 5.1 k epla na knci hnišě Celkvé užiečné epl uvlněné v hniši: 1 Q Q (1 - Z - Z - Z ) + Q - Q + Q u ired CO C f V 1543,348 (1-0, ,044-0,0009) + 334,077 -, cz r (5.3-7) 131,4 kj kg kde: Q ired je redukvaná výhřevns (4.1) Z CO zráa chemickým nedpalem (4.1) Z C zráa mechanickým nedpalem (4.) Z f zráa fyzickým eplem uhých zbyků (4.6) Q V epl přivedené se vzduchem Q cz epl přivedené v cizím zdrji (4.1-5) Q r1 epl přivedené v recirkulvaných spalinách 33

35 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepl přivedené se vzduchem: Q VZ 67,03 Q V 334,077 kj. kg M PV,0116 (5.3-8) kde: Q VZ je epl ddané vzduchem v kw (5.1-4) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl v recirkulvaných spalinách neuvažuji s recirkulací spalin, Q r1 0 kj. kg učiniel epelné efekivnsi sěn: _ y V 1 0,45 0,45 (5.3-9) x s kde: x s 1 je úhlvý sučiniel sáláni viz.[1] z 0,45 sučiniel zanesení sěn hnišě viz [1] pr daný druh paliva a yp sěny upeň černsi hnišě Pr ršvé hnišě: R a 17,01 pl + (1 - a pl ) 0,513 + (1-0,513) s a 197 0,735 (5.30) _ æ R ö æ 17,01ö 1 - (1 - a ) (1 ) 1 1 (1 0,513) (1 0,45) ç1 pl - y ç - è 197 s ø è ø kde: a pl je supeň černsi plamene R plcha hřící vrsvy paliva na ršu s plcha rubkvané sěny (5.6) _ y sučiniel epelné efekivnsi sěn (5.3-9) upeň černsi plamene: -k p s -0,70 a 1- e 1- e pl 0,513 kde: k.p.s je pická husa plamene Opická husa plamene: p s (k r + k m + k k p pk kk k1 k ) p s (1, , ,5 0,03) 0,1,863 0,70 (5.31) (5.3) kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi k kk, k 1, k sučiniele zhledňující kncenraci kksíku ve spalinách p 0,1 MPa lak v hniši s účinná lušťka sálavé vrsvy 34

36 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ,49 + 5,11 r ö H 73,15 O æ k + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç p s è 1000 ø è ø æ,49 5,11 0,174 ö ç + æ ,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 1,907 0,030,863 è ø è 1000 ø (5.33) kde: rh O, r, rro jsu bjemvé pdíly říamvých plynů ve spalinách p parciální lak říamvých plynů ve spalinách s účinná lušťka sálavé vrsvy Objemvé pdíly říamvých plynů ve spalinách: O H O + ( c v ) ( a k ) OVV min 0,85 + (1,016 ) (1,3 ) 3,36 rh O O + ( a ) O 4,007 + (1,3 ) 3,36 r V min k VV min O + O 0, ,0005 4,007 + (1,3 ) 3,36 CO O RO OV min + ( a k ) OVV min 0,18 0,174 (5.34) (5.35) r r + r 0, ,18 0,30 (5.36) HO RO kde: O i jsu bjemvé pdíly vzduchu a slžek spalin vypčené v kap a 3.1. a k a 1,3 sučiniel přebyku vzduchu na knci hnišě c v pdíl vdní páry (3.1-4) Parciální lak říamvých plynů ve spalinách: p r p 0,30 0,1 0,030 MPa (5.37) kde: p 0,1 MPa je lak v hniši r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) Účinná lušťka sálavé vrsvy: V 184,5 s 3,6 3,6,863 ús 3 m (5.38) kde: V je akivní bjem hnišě (5.8) ús účinná sálavá plcha hnišě (5.7) učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: 4 4 5,7 10 m pk 5,7 10 0,006 k p m pk 3 3 ( + 73,15) d ( ,15) 0 0,458 (5.39) k pk kde: m pk je kncenrace ppela ve spalinách d pk 0 mm sřední efekivní průměr čásic ppílku pr spalvání ve vrsvě viz. [1] 35

37 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Kncenrace ppela ve spalinách: r A (X ú + 1) 0,05 (0,6 + 1) m pk 0,006 kg. kg G 6,444 (5.3-0) kde: A r je bsah ppelviny v půvdním vzrku X ú pměrný úle ppílku v blasi hnišě hmns spalin G Pměrný úle ppílku v blas hnišě: X X + X + X 0,5 + 0,15 + 0, 0,6 (5.3) ú / 3 4 ú kde: X i pdíl ppela z celkvéh mnžsví připadající na jednlivý druh uhých zbyků viz. Tab.4 Hmns spalin: G kde: A r je bsah ppelviny v půvdním vzrku a k a 1,3 sučiniel přebyku vzduchu na knci hnišě O VVmin minimální bjem vlhkéh vzduchu (3.1-3) r 1- A + 1,306 a k O VV min 1-0,05 + 1,306 1,3 3,36 6,444 kg kg (5.3-) učiniele zhledňujících kncenraci kksíku v plameni: k kk 10 viz. [1] k 1 0,5 pr paliva s velkým prchavým pdílem viz. [1] k 0,03 pr ršvá hnišě viz. [1] Plcha hřící vrsvy paliva na ršu: Předpkládám, že paliv nehří sučasně na celé plše ršu, ale hří puze na 3/4 plchy ršu. R kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. B délka ršu (5.) 0,75 A B 0,75 3,6 6,3 17,01 m (5.3-3) 6. NÁVRH KONVEKČNÍCH PLOCH Hlavním cílem h návrhu je přerzdělení celkvéh epelnéh výknu na jednlivé plchy, dále vlba lakvých zrá na jednlivých plchách a určení epl spalin a media ve syčných bdech. Výslednu graficku závislsí je zv. pilvý diagram, kerý je znázrněn na knci kapily. 6.1 Rzdělení celkvéh epelnéh výknu na jednlivé plchy Při návrzích byly pužiy hdny lakvých zrá sanvených v kapile Pr výpčy epl a enalpií byl využi parních abulek [3] Výsledky výpčů jsu zbrazeny v Tab.6 36

38 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.6 Paramery výhřevných plch na sraně pracvníh media Teplsměnná plcha Tepla [ C] Tlak p [MPa] Enalpie i [kj.kg ] Enalpický spád Di [kj.kg ] P Výsup ,374 Vsup 36 4,1 309,374 P1 Výsup 39 4,1 3194,414 Vsup 66,4 4, 849,414 Z.T. Výsup 66,4 4, 849,414 Vsup 54,7 4,3 799,34 VÝP Výsup 54,7 4,3 799,34 Vsup 54,7 4,3 1108,554 EKO Výsup 194,7 4,3 89,845 Vsup 105 4,9 443,751 Tepelný výkn Q [kw] , ,5 50,07 39, , ,77 386, ,403 å 3088, Přehřívák Paramery páry na výsupu z přehříváku : Ty hdny byly pužiy již v kapile 4..3 a uvádím je puze pr přehledns. p p 4 MPa p 400 C i p 314,374 MPa Paramery páry na vsupu d přehříváku : p P in p p i p + Dp 4 + 0,1 4,1 MPa (6.1) Pin i p - Di P 314, ,374 kj. kg (6.1-) kde: Di P 185 kj.kg je vlený enalpický spád na druhém přehříváku Tepla dpvídající paramerům páry na vsupu: P in 36 C Tepelný výkn přehříváku 30 Q P M P Di P ,667 3,6 kw (6.1-3) 6.1. Přehřívák 1 Na výsupu z přehříváku 1 bude prveden vsřik vdy d přehřáé páry. Mnžsví vsřikvané vdy vlím na dpručení knzulana diplmvé práce 6% z celkvéh mnžsví. 37

39 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Mnžsví vsřikvané vdy: 30 M V 0,06 M P 0,06 0,5 kg. s 3,6 (6.1-4) M V i NV ( M P - MV ) ip1 u M P i Pin Obr.6 Bilance vsřiku Paramery páry na výsupu z přehříváku 1: Enalpii na výsupu z přehříváku 1 sanvím z bilanční rvnice ( M - M ) P Þ i P1u V i M P P1u i Pin M + M P V - M - M i V V NV i M NV P i Pin ,374-0,5 443,751 3,6 3194, ,5 3,6 kj.kg (6.1-5) p p 4,1 MPa (6.1-6) P 1u Pin Tepla dpvídající paramerům páry na výsupu: P 1u 39 C Paramery páry na vsupu d přehříváku 1: p P 1in Pin P1 i p + Dp 4,1 + 0,1 4, MPa (6.1-7) P1in i P1u - Di P1 3194, ,414 kj. kg (6.1-8) kde: Di P1 345 kj.kg je vlený enalpický spád na prvním přehříváku Tepla dpvídající paramerům páry na vsupu: P 1in 66,4 C Tepelný výkn přehříváku 1: æ 30 ö Q P 1 ( M p - M V ) Di P1 ç - 0, ,5 è 3,6 ø kw (6.1-9) 38

40 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Závěsné rubky Paramery páry na výsupu ze závěsných rubek: Ty paramery jsu shdné se vsupními paramery páry na přehříváku 1 p ZTu p P1in 4, MPa i ZTu i P1in 849,414 kj kg ZTu P1in 66,4 C Paramery páry na vsupu d závěsných rubek: D závěsných rubek vsupuje syá pára z bubnu. p p + Dp 4, + 0,1 4,3 MPa (6.10) ZTin P1in ZT Tepla dpvídající syé páře při vsupním laku: ZTin 54,7 C Enalpie dpvídající syé páře při vsupním laku: i ZTin 799,34 kj kg Tepelný výkn závěsných rubek: Q M - M (i - i ) ZT æ ç è 30 3,6 ( ) p ö - 0,5 ø V ZTu ZTin ( 849, ,34) 39,31 kw (6.11) Výparník Ve výparníku dchází k přeměně syé kapaliny v syu páru, akže hdny laku a eply jsu na vsupu i výsupu sejné, liší se puze hdny enalpií. Paramery media ve výparníku: p p p VÝPin VÝPu ZTin 4,3 MPa Tepla ve výparníku: Tepla syé páry na výsupu z výparníku eplě syé kapaliny na vsupu d výparníku (pr daný lak) 54,7 VÝPin VÝPu C Enalpie syé páry na výsupu z výparníku: i VÝPu i ZTin 799,34 kj. kg Enalpie syé kapaliny na vsupu d výparníku: i VÝPin 1108,554 kj. kg 39

41 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepelný výkn výparníku: Při výpču epelnéh výknu výparníku pčíám i s eplu nedhřevu, keru vlím D N 60 C pri eplě vdy na mezi sysi při daném laku, z důvdu, že a vda se ve výparníku na hdnu sysi musí dhřá a udíž musí bý epelný výkn výparníku u hdnu zvěšen. Pr při výpču epelnéh výknu výparníku nepčíám s hdnu enalpie na vsupu d výparníku, nýbrž s hdnu enalpie na výsupu z eknmizéru viz kapila Q æ ç è VÝP 30 3,6 ( M - M ) ( i - i ) p V VÝPu EKOu ö - 0,5 (799,34-89,845) 1547,77 ø kw (6.1) Eknmizér Paramery vdy na výsupu z eknmizéru: - D 54, ,7 C (6.13) EKOu VÝP N kde: D N 60 C je epla nedhřevu p EKOu p i EKOu VÝP 89,845 4,3 MPa kj kg Paramery kapaliny na vsupu d eknmizéru: p p p + Dp 4,3 + 0,6 4,9 MPa (6.14) EKOin NV VÝP EKO EKOin NV 105 C i EKOin 443,751 kj kg Tepelný výkn eknmizéru: Q M - M (i - i æ ç è EKO 30 3,6 ( ) p V EKOu EKOin ) ö - 0,5 (89, ,751) 304,403 ø kw (6.15) 6. Celkvé přebné epl Q C Q P + Q P1 + Q ZT + Q VÝP + Q 1541, ,5 + 39, , , ,58 EKO kw (6.) 40

42 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Pilvý diagram Obr.6- Pilvý diagram 41

43 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn VÝPOČET MŘÍŽE Mříží se rzumí knvekční svazek, vzniklý přesazením rubek membránvé sěny v hrní čási spalvací kmry. Jedná se edy čás výparníku. Mříží prchází spaliny d druhéh ahu kle a chlazují se. Výpče rzměrů mříže byl prveden již v kapile 5..1, pr zde není uveden, pr názrns jsu však rzměry znázrněny na Obr. 7 a v Tab.7 Obr.7 Rzměry mříže 7.1 Návrh gemerických paramerů mříže Základní gmerie mříže byla spčena již v kapile 5.. V kapile 7.1 bude prveden rzšíření ěch základních rzměrů další paramery nuné pr epelný výpče.. Rzměry mříže a rubek jsu znázrněny v Tab.7. Pče řad rubek beru z důvdu, že řeí řadu vří puze jedna rubka a udíž a řada vlivňuje epelný výpče puze zanedbaelně. 4

44 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.7 Gemerické paramery mříže Název Značka Rzměr Jednky Šířka mříže A 3,6 m Výška mříže h mříž,4 m Celkvý pče rubek n 41 - Pče rubek v jedné z řadě Pče řad z - Pdélná rzeč s 1 0,18 m Příčná rzeč s 0,1 m Vnější průměr rubek D 60,3 mm 7. Tepelný výpče mříže Tepelným výpčem se rzumí zejména sanvení eply spalin na knci mříže. Jednlivé epelné spády v blasi mříže jsu zakresleny na Obr.7- Obr.7- Tepelné spády v blasi mříže Při výpču eply na knci mříže bude využi sejnéh psupu jak při výpču eply na knci hnišě. Nejprve zvlíme eplu na knci mříže, s u eplu prvedeme výpče a na závěr u eplu zpěně vypčeme Ta epla se musí d zvlené eply liši puze minimálně, jinak se celý psup musí pakva pr jinu zvlenu eplu. Tepelný výpče mříže je prveden již pr vyhvující eplu. Vlba eply na knci mříže: Vlím eplu spalin na knci mříže 767 C 43

45 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 řední epla spalin: k s 78 C (7.) kde: k je epla spalin na knci hnišě (5.3-) epla spalin na knci mříže 7..1 učiniel přesupu epla knvekcí: Pr příčné békání svazku rubek uspřádaných za sebu plaí vzah: a k 0, C 9,7 10 0, 0,91 1 0,0603 z C s l æ w ç D è - Pmříž n D ö ø 0,65 Pr 0,33 æ 6,735 0,0603 ö ç -6 è ø 0,65 0,608 0,33 45,398 W m - K (7.-) kde: C z je krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru C s krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči w Pmříž rychls spalin v mříži D vnější průměr rubek mříže viz. Tab7 l sučiniel epelné vdivsi spalin n kinemaická viskzia spalin Pr Prandlv čísl Krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru: Pr z < 10 plaí vzah: ( z - ) 0, 91 Cz 0,91+ 0,015 (z - ) 0,91+ 0,015 (7.-3) kde: z je pče řad rubek v pdélném směru viz.tab7 Krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči: C 1 1 s 1 (7.-4) 3 3 é æ s 1,990 ö ù é æ ö ù ê1 + ( s1-3) ç1- ú ê1 + (,985-3) ç1 - ú êë è ø úû êë è ø úû kde: s 1 je pměrná příčná rzeč rubek s pměrná pdélná rzeč rubek Pměrná příčná rzeč rubek: s 0,18 s 1 1,985 D 0,0603 (7.-5) Pměrná pdélná rzeč rubek: (7.-6) s 0,1 s 1,990 D 0,0603 kde: s 1, s jsu rzeče rubek viz.tab.7 D vnější průměr rubek viz.tab.7 44

46 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Přepče rychlsi spalin v mříži pr sřední eplu spalin: Vlba rychlsi spalin v mříži byla prvedena již v kapile 5. při vlbě plchy mříže. V následujícím výpču jsu již zahrnuy spčené rzměry a sřední epla spalin v mříži. w Pmříž h mříž O V M pv (A - z D) 73 4,978, ,735,4 (3,6-0 0,0603) 73 sř m s (7.-7) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) h mříž výška mříže (5.5) z 1 pče rubek v jedné řadě viz.tab7 D vnější průměr rubek viz.tab.7 Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin s 78 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,59 1,03 0,608 (7.-8) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,59 sřední Prandlv čísl [1] Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n , m s (7.-9) kde: M n 1,0 je pravný keficien [1] n sř sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l ,03 9,7 10 W m K (7.0) kde: M l 1,03 je pravný keficien [1] l sř sřední sučiniel epelné vdivsi [1] 7.. učiniel přesupu epla sáláním: Pr zaprášené spaliny plaí vzah viz.[1] a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 s æ T ö z 1- ç T s è ø Tz 1- T 0, ,186 ( ,15) s 4 3 æ 607,85 ö 1- ç è ,15ø 607, , ,47 W m - K (7.1)

47 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T s sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,05 a 1- e 1- e 0,186 kde: k.p.s je pická husa spalin (7.) Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (5,76 + 0) 0,1 0,356 0,05 (7.3) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ s + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ ,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 5,76 3,16 0,030 0,356 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (7.4) Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Pr svazky z hladkých rubek plaí vzah viz. [1]: æ 4 s1 s ö æ 4 0,18 0,1 ö s 0,9 D ç 0,9 0,0603 ç 0,356 è p D ø è p 0,0603 ø m (7.5) kde: jednlivé rzměry viz. Tab.7 učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: + D 54, ,7 C Þ T 607,85 K (7.6) z sy z kde: sy je epla sysi media v rubkách při daném laku viz kapila D 80 C zvýšení eply pr mříž na výsupu z hnišě viz. [1] 46

48 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Celkvý sučiniel přesupu epla a w ( a k + asal ) 1 (45, ,47) 68,870 W m - K (7.7) kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí (7.-) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (7.1) 7..4 učiniel prsupu epla Pr výparníkvé plchy a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1] (7.8) a 68,870 k 5,576 W m K 1+ e a 1+ 0, ,870 kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla (7.7) e sučiniel zanesení učiniel zanesení: Vzhledem k mu, že dsupná lieraura uvažuje převážně s výpčy klů pr spalvání uhlí, beru na dpručení knzulana diplmvé práce hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0045 m K W 7..5 Tepl, keré debere mříž spalinám 5,576 Q k D lg 18,186 57, , kw (7.9) kde: k je sučiniel prsupu epla (7.8) eplsměnná plcha mříže D lg sřední eplní lgarimický spád Teplsměnná plcha mříže: kde: D je vnější průměr rubek viz.tab.7 h mříž výška mříže (5.5) i 40 pče rubek mříže békaných spalinami p D h mříž i p 0,0603, ,186 m (7.-0) řední eplní lgarimický spád: D ,7 54,3 C (7.) 1 k VÝPu D ,7 51,3 C (7.-) VÝPin D 1 - D 54,3-51,3 D lg 57,158 C (7.-3) D1 54,3 ln ln D 51,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 7-47

49 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Přepče eply spalin na výsupu z mříže Tepla spalin na výsupu z mříže, kerá dpvídá enalpii spalin na výsupu z mříže (7.-4) byla zjišěna aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí 766,6 C, liší se edy d zvlené eply 0,4 C, cž s dsaečnu přesnsí vyhvuje. Enalpie spalin na výsupu z mříže: QP 11638,368 IP 5785,609 kj kg M PV,0116 (7.-4) kde: Q P je epl spalin na výsupu z mříže M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z mříže: QP QP 1 - Q 114, , ,368 kw (7.-5) kde: Q P1 je epl spalin na vsupu d mříže Q epl keré debere mříž spalinám (7.9) Tepl spalin na vsupu d mříže: QP 1 IPk M PV 6036,177, ,411 kw (7.-6) kde: I Pk 6036,177 kj.kg je enalpie spalin na knci hnišě viz. Tab VÝPOČET II. TAHU KOTLE Vzhledem k mu, že epla spalin na výsupu z mříže je dsi vyská, mhl by djí k zalepvání výhřevných plch přehříváků ppílkvými čásicemi, pr se za mříž zařazuje prázdný druhý ah ke snížení eply spalin a aké k snížení bsahu ppílku ve spalinách. Druhý ah kle je edy vřen puze membránvu sěnu výparníku. 8.1 Návrh gemerických paramerů II. ahu Při návrhu průřezu II. ahu se vychází ze sřední eply spalin (8.1) a rychlsi spalin sanvené na základě knzulace w PIIah 6,5 m.s. Návrh veliksi vsupníh a výsupníh vru je sanven pr krajvé eply spalin a vlené rychlsi na vsupu a výsupu ze II. ahu. Na Obr. 8 jsu znázrněny rzměry II. ahu. řední epla spalin v II. ahu PIIin + PIIu sř 75,5 C (8.1) kde: PIIin 767 C je epla spalin na výsupu z mříže viz. kapila 7..6 PIIu epla spalin na výsupu z II. ahu Vlba eply spalin na výsupu z II. ahu: Na výsupu z II. ahu vlím eplu spalin PIIu 684 C. knrla é zvlené eply bude prvedena na knci výpču II. ahu. 48

50 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.8 Rzměry II. ahu Výpče průřezu II. ahu: OV M pv (73 + sř ) 4,978,0116 ( ,5) 5,634 m 73 w PIIah 73 6,5 (8.1-) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) w PIIah 6,5 m.s vlená rychls spalin sř sřední epla spalin (8.1) Rzměr B: Vzhledem k mu, že sěny II, ahu jsu vřeny membránvu sěnu s rzečí rubek 90 mm, musí bý rzměr B dělielný u rzečí. 5,634 B 1,565» 1,6 A 3,6 m (8.1-3) kde: je plcha průřezu II. ahu (8.1-) A šířka hnišě viz. kapila 5. 49

51 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Výška II. ahu: Z předběžnéh knsrukčníh návrhu vlím výšku II. ahu: h 5,3 m Výpče výsupníh průřezu v nejužším mísě: OV M pv (73 + IIahu ) 4,978,0116 ( ) 3,900 m 73 w PC 73 9 (8.1-4) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) w PC vlená rychls spalin v nejužším mísě PIIu epla spalin na výsupu z II. ahu Vlba rychlsi spalin v nejužším mísě: Na základě knzulace vlím rychls spalin v nejužším mísě II. ahu (rzměr C viz Obr.8) w PC 9 m s, při nižších rychlsech by výsupní průřez ze II. ahu vycházel věší a ím by dcházel ke zmenšení prsru pr umísění přehříváků ve III. ahu. Při vyšších rychlsech dchází k inenzivnější abrazi rubek membránvé sěny ppílkem bsaženým ve spalinách. Výpče výšky výsupníh vru: ve směru klmém na membránvu sěnu (nejužší mís): 3,9 C 1,083» 1,1 A 3,6 m (8.1-5) kde: je plcha průřezu II. ahu (8.1-) A šířka hnišě viz. kapila 5. vr sklněn pd úhlem 30 C 1,1 E, m sin a sin 30 (8.1-6) kde: C je výška vru ve směru klmém na membránvu sěnu Výpče plch jednlivých sěn: Pr výpče jednlivých plch byly brány hdny rzměrů z předchzích výpčů, jednlivé rzměry jsu aké znázrněny na Obr.8 Bční sěna: B 1,6 b + h B + 5,3 1,6 10,859 m ga g30 (8-7) Přední sěna: p A h 3,6 5,3 19,080 m (8.1-8) Zadní sěna: æ B ö æ 1,6 ö z ç + h A 5,3 3,6 9,181 m g ç + g30 è a ø è ø (8.1-9) 50

52 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Hrní sěna: h A B 3,6 1,6 5,83 m (8.10) Dlní sěna: B 1,6 d A 3,6 11,664 m sin a sin 30 (8.11) Plcha výsupníh vru: výsup A E 3,6, 7,90 m (8.1) Plcha rubkvané sěny: s b p z h d - mříž - 10, , ,181+ 5, ,664-8,640-7,91 70,914» 71 výsup m (8.13) Účinná sálavá plcha: ús b p z h + d 10, , ,181+ 5, ,664 87,475» 87,5 Objem sálajícíh prsru: V» m (8.14) 3 b A 10,859 3,6 39,09 39 m (8.15) kde: i jsu plchy jednlivých plch (8.1-7) až (8.1) a (5.4) 8. Tepelný výpče II. ahu Tepelným výpčem bude sanvena epla spalin na výsupu z II. ahu. Jednlivé epelné spády ve II. ahu jsu znázrněny na Obr.8- Obr.8- Tepelné spády ve II. ahu 51

53 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn učiniel přesupu epla knvekcí: Při pdélném békáni plchy plaí vzah: a k l 0,03 d 8, ,03,34 e æ w ç è - d n PIIah e ö ø 0,8 Pr æ 6,80,34 ö ç -6 è ø 0,4 0,8 C 0,618 C C l 0,4 m ,75 W m - K (8.) kde: w PIIah je rychls spalin v II.ahu d e ekvivalenní průměr l sučiniel epelné vdivsi spalin n kinemaická viskzia spalin Pr Prandlv čísl C, C l, C m pravné sučiniele Přepče rychlsi spalin v II ahu: Gemerické paramery byly spčeny pr zvlenu rychls spalin w PIIah 6,5 m.s, avšak vlivem zakruhlvání zejména rzměru B je nuné u rychls pr další výpčy přepčís. OV M pv 73 + sř 4,978, ,5 w PIIah 6,80 m s (8.-) A B 73 3,6 1,6 73 kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) A šířka hnišě viz. kapila 5. B délka II ahu (8.1-3) sř sřední epla spalin (8.1) Ekvivalenní průměr: 4 F 4 5,83 d e,34 O 10,44 m (8.-3) kde: F je svělý průřez kanálu II ahu O bvd průřezu kanálu II. ahu vělý průřez kanálu II ahu: F A B 3,6 1,6 5,83 m (8.-4) Obvd průřezu kanálu II ahu ( A + B) (3,6 + 1,6) 10,44 m O (8.-5) 5

54 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin sř 75,5 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,6 1,03 0,618 (8.-6) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,6 sřední Prandlv čísl [1] Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n , m s (8.-7) kde: M n 1,0 je pravný keficien [1] n sř sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l 8, ,03 8,74 10 W m K (8.-8) kde: M l 1,03 je pravný keficien [1] l sř 8, sřední sučiniel epelné vdivsi [1] Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m učiniel přesupu epla sáláním Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,35 (75,5 + 73,15) sř 4 3 æ 585,8 ö 1- ç è 75,5 + 73,15 ø 585,8 1-75,5 + 73,15 4 (8.-9) 38,35 W m - K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin 53

55 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,434 a 1- e 1- e 0,35 kde: k.p.s je pická husa spalin (8.0) Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (, ) 0,1 1,605 0,434 (8.1) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ 75,5 + 73,15 ö,0 ç1-0,37 0,30,703 3,16 0,030 1,605 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (8.) Efekivní lušťka sálavé vrsvy V 39 s 3,6 3,6 1,605 ús 87,5 m (8.3) kde: V je bjem sálajícíh prsru (8.15) ús účinná sálavá plcha (8.14) učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö Q + Q sal 3 z sy + çe + 10 è a p ø s 1371, ,7 + 0, ,65 71 ( ) C (8.4) T z z + 73,15 31, ,15 585,8 K 54

56 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kde: sy 54,7 C je sřední epla pracvníh media v rubkách e sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry Q epelný příkn ze spalin Q sál epelný příkn devzdaný sáláním s plcha rubkvané sěny (8.13) učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,003 m K W učiniel přesupu epla uvniř rubky: Uvažuje se puze u přehříváků viz. [1] 1-1 a P 0 m K W (8.5) Tepelný příkn ze spalin: Hdny enalpií sanveny aprximací pr vsupní a výsupní eplu spalin z Tab.3-4 ( I - I ) M (5788, ,03), ,408 kw Q PIIin PIIu PV (8.6) kde: M pv je výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepelný příkn devzdaný sáláním: neuvažuji Q sal 0 kw 8..3 Celkvý sučiniel přesupu epla ( a + a ) 1 ( 8, ,35) 47,104 W m - K a w (8.7) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí (8.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (8.-9) 8..4 učiniel prsupu epla - pr výparníkvé plchy a spalvání uhých paliv plaí vzah: a 47,104 k 41,7 W m K 1+ e a 1+ 0,003 47,104 (8.8) kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla (8.7) e sučiniel zanesení 8..5 Tepl, keré skuečně vezmu membránvé sěny 41,7 Qsěna k s D lg , , kw (8.9) kde: k je sučiniel prsupu epla (8.8) s plcha rubkvané sěny (8.13) D lg sřední eplní lgarimický spád 55

57 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 řední eplní lgarimický spád: D ,7 51,3 C (8.-0) 1 PIIin VÝP D ,7 49,3 C (8.) PIIu VÝP D 1 - D 51,3-49,3 D lg 469,578 C (8.-) D1 51,3 ln ln D 49,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr Přepče eply spalin na výsupu z II. ahu Pr hdnu enalpie na výsupu z II. ahu (8.-3) byla následně sanvena epla aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí PIIu 683,7 že zvlená epla 684 C s dsaečnu přesnsí vyhvuje. C. Z čehž vyplývá, Enalpie spalin na výsupu z II ahu: QP 1068,74 IPIIu 5104,76 kj kg M PV,0116 (8.-3) kde: Q P je epl spalin na výsupu z II. ahu M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z II ahu: QP QP1 - Qsěna 11644, , ,74 kw (8.-4) kde: Q P1 je epl spalin na vsupu d II. ahu Q epl keré skuečně vezmu membránvé sěny (8.9) Tepl spalin na vsupu d II ahu: Q 1 kde: IPIIin M PV 5788,78, ,750 kw (8.-5) I Pin 5788,78 kj.kg je enalpie spalin na vsupu d II. ahu viz. Tab.3-4 P 9. VÝPOČET III. TAHU KOTLE Třeí ah kle se skládá z membránvé sěny (výparníku), rubkvých svazků přehříváků a závěsných rubek, na kerých jsu jednlivé přehříváky zavěšeny. Při výpču bude en ah rzdělen na ři úseky a vraná kmra viz kapila 10,. čás III. ahu viz. kapila 11 a 3. čás III. ahu viz. kapila Návrh gemerických paramerů III. ahu Výpče minimálníh průřezu spalinvéh ahu: Minimální průřez se nachází na vsupu spalin d přehříváku P1. Přehřívák P1 bude mí rzeč rubek menší než přehřívák P, prže d druhéh přehříváku vsupují spaliny vyšší eplě a udíž mají věší endenci k zalepvání h prsru. Dále při výpču minimálníh průřezu vycházím z rychlsi spalin na vsupu d přehříváku 1 keru vlím w PIIIah 5 m.s, z eply na vsupu d přehříváku 1, keru předběžně vlím 530 C a z rzměrů rubkvéh svazku přehříváku 1 a závěsných rubek viz. Tab.9 a Obr. 9. Na Obr. 9- jsu pak znázrněny základní rzměry III. ahu. 56

58 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 O M (73 + ) 4,978,0116 ( ) 73 w PIIIah 73 5 kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) w PIIIah 5 m.s vlená rychls spalin na vsupu d P1 530 C předběžná epla na vsupu d P1 V pv 5,891 m (9.1) Rzměr B IIIah : p D ZT p 0,038 + n ZT 5, B 4 4 III.ah,43 m (9.1-) A - n D 3,6-36 0,03 kde: je minimální průřez spalinvéh ahu (9.1) saní paramery viz. Tab. 9.1 a Obr. 9.1 Vzhledem k mu, že rzeč membránvé sěny je v m směru 0,09m, vlím šířku spalinvéh kanálu III. ahu B III.ah,5 m Tab.9Gemerické paramery přehříváku P1 a závěsných rubek paramer veliks jednka Pče rubek P1: n 36 Příčná rzeč s 1 : s 1 0,1 m Vnější průměr rubky P1 D 3 mm Pče závěsných rubek n ZT 36 Vnější průměr závěsných rubek D ZT 38 mm Obr.9 Minimální průřez pr spaliny ve III. ahu 57

59 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.9- chemaické znázrnění III. ahu se základní rzměry 10. VÝPOČET VRATNÉ KOMORY Vraná kmra prpjuje druhý a řeí ah kle. kládá se z membránvé sěny (výparník) a z výsupní čási závěsných rubek Návrh gemerických paramerů vrané kmry Při návrhu gemerických paramerů vycházím ze sřední eply ve vrané kmře a rzměrů sanvených v kapile

60 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 řední epla spalin ve vrané kmře PVKin + PVKu sř 673 C (10.1) kde: PVKin PIIu 684 C je epla spalin na výsupu z II.ahu viz. kapila 8..6 PIIu epla spalin na výsupu z vrané kmry Vlba eply spalin na výsupu z vrané kmry: Na výsupu z vrané kmry vlím eplu spalin PVKu 66 C. knrla é zvlené eply bude prvedena na knci výpču vrané kmry vělý průřez pr spaliny: Vzhledem k mu, že přesný výpče výsupní čási závěsných rubek by byl značně slžiý, budu pr výpče sučiniele přesupu epla předpkláda zjedndušený případ a : Trubky jsu umísěny ve dvu řadách nad sebu skrz celu šířku spalinvéh kanálu řeíh ahu. Dále rubky jsu sklněny úhel 80 d verikální sy a pče rubek v řadě se rvná pču závěsných rubek v jedné řadě j 18. Ten zjedndušený případ je znázrněn na Obr. 10. F VK A l - D ZT l n ZT 3,6,56-0,038, ,465 m (10.1-) kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. l,56 m délka závěsné rubky sklněné pd úhlem 80 viz Obr. 10 D ZT vnější průměr závěsných rubek viz. Tab. 9.1 n ZT 18 pče závěsných rubek v jedné řadě Obr.10 Zjedndušený případ vrané kmry 59

61 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Výpče plch jednlivých sěn: Pr výpče jednlivých plch byly brány hdny rzměrů z předchzích výpčů, jednlivé rzměry jsu aké znázrněny na Obr.10 Bční sěna: Ta sěna byla rzdělena na elemenární gemerické úvary a celkvá plcha byla spčena jak suče jednlivých elemenárních plch. 6,33 b m Přední sěna: æ H - D ö æ 3,7 -, ö p ç A ç 3,6 4,448 m è csa ø è cs30 ø (10.1-3) Zadní sěna: z ( BIIIah J ( H D) g ) ( H G) Gù A êë é a úû é êë (,5-0,3 - ( 3,7 -,) g30 ) + ( 3,7,3) + 1,3 ù 3,6 13,81 m úû (10.1-4) Průřez III ahu: IIIah BIIIah A,5 3,6 9,07 m (10.1-5) pdní vr: d J A 0,3 3,6 1,08 m (10.1-6) Plcha rubkvané sěny:» s b + p + z 6,33 + 4, ,81 30,933 30,9 m (10.1-7) Účinná sálavá plcha: ús b p z výsup + IIIah + 6,33 + 4, ,81+ 7,9 + 9,07 + 1,08 49,005» 49 kde: výsup je plcha výsupníh vru ze II. ahu (8.1) i plchy jednlivých sěn (10.1-3) až (10.1-6) d m (10.1-8) Objem sálajícíh prsru: V» 3 b A 6,33 3,6,795,8 m (10.1-9) 60

62 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Tepelný výpče vrané kmry Jednlivé epelné spády pr výpče vrané kmry jsu znázrněny na Obr.10- Obr.10- epelné spády ve vrané kmře Membránvá sěna učiniel přesupu epla knvekcí Při pdélném békáni plchy plaí vzah viz.[1]: a k l 0,03 d e æ w ç è PVK n d e ö ø 0,8 Pr 0,4 0,8 C C C - 8,3 10 æ 4,648 0,90 ö 0,4 0,03 ç 0, , ,90 è 104,8 10 ø kde: w PVK je rychls spalin ve vrané kmře d e ekvivalenní průměr l sučiniel epelné vdivsi spalin n Pr Prandlv čísl C, C l, C m pravné sučiniele kinemaická viskzia spalin l m W m - K (10.) 61

63 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Rychls spalin ve vrané kmře: OV M pv 73 + sř 4,978, w PVK 4,648 m s FVK 73 7, (10.-) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) F VK svělý průřez pr spaliny (10.1-) sř sřední epla spalin (10.1) Ekvivalenní průměr: 4 FVK 4 7,465 d e 0,90 O 103,11 m (10.-3) kde: F VK je svělý průřez pr spaliny (10.1-) O bvd průřezu kanálu vrané kmry Obvd průřezu kanálu vrané kmry O (A + l) + n l - n D ZT (3,6 +,56) + 36, , ,11 ZT ZT m (10.-4) Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin sř 673 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,6 1,03 0,618 (10.-5) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,6 sřední Prandlv čísl [1] Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n 10, 10 1,05 104,8 10 m s (10.-6) kde: M n 1,05 je pravný keficien [1] n sř 10,.10-6 sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l 8, ,035 8,3 10 W m K (10.-7) kde: M l 1,035 je pravný keficien [1] l sř 8, sřední sučiniel epelné vdivsi [1] Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 6

64 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla sáláním: Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,366 ( ,15) sř 4 3 æ 568,339 ö 1- ç è ,15 ø 568, ,15 4 (10.-8) 34,641 - W m K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,456 a 1- e 1- e 0,366 kde: k.p.s je pická husa spalin (10.-9) Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (,73 + 0) 0,1 1,675 0,456 (10.0) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ ,15 ö,0 ç1-0,37 0,30,73 3,16 0,030 1,675 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (10.1) 63

65 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Efekivní lušťka sálavé vrsvy V,8 s 3,6 3,6 1,675 ús 49 m (10.) kde: V je bjem sálajícíh prsru (10.1-9) ús účinná sálavá plcha (10.1-8) učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö Q + Q sal 3 z sy + çe + 10 è a p ø s 357, ,7 + 0, ,189 30,9 ( ) C (10.3) T z z + 73,15 95, ,15 568,339 K kde: sy 54,7 C je sřední epla pracvníh media v rubkách e sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry Q epelný příkn ze spalin Q sál epelný příkn devzdaný sáláním s plcha rubkvané sěny (10.1-7) učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0035 m K W učiniel přesupu epla uvniř rubky: Uvažuje se puze u přehříváků viz. [1] 1-1 a P 0 m K W (10.4) Tepelný příkn ze spalin: Hdny enalpií sanveny aprximací pr vsupní a výsupní eplu spalin ve vrané kmře z Tab.3-4 ( I - I ) M ( 5107,03-499,333), ,459 kw Q PVKin PVKu PV (10.5) kde: M pv je výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepelný příkn devzdaný sáláním: neuvažuji Q sal 0 kw 64

66 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Celkvý sučiniel přesupu epla: ( a + a ) 0,3 ( 10, ,641) 13,558 W m - K a w (10.6) kde: k sal w 0,3 je sučiniel mývání plchy vlený na základě knzulace a k sučiniel přesupu epla knvekcí (10.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (10.-8) učiniel prsupu epla: Pr výparníkvé plchy a spalvání uhých paliv plaí vzah viz.[1]: a 13,558 k 1,944 W m K 1+ e a 1+ 0, ,558 (10.7) kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla (10.6) e sučiniel zanesení Tepl keré skuečně vezmu membránvé sěny: 1,944 Qsěna k s Dlg 30,9 418,04 167, kw (10.8) kde: k je sučiniel prsupu epla (10.7) s plcha rubkvané sěny (10.1-7) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D ,7 49,3 C (10.9) 1 PVKin VÝP D ,7 407,3 C (10.-0) PVKu VÝP D 1 - D 49,3-407,3 D lg 418,04 C (10.) D1 49,3 ln ln D 407,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr Závěsné rubky Výsupní úsek závěsných rubek by byl pr výpče značně slžiý, pr uvažuji zjedndušený případ, kerý byl ppsán dříve, zde jej uvádím puze pr úplns. Závěsné rubky jsu umísěny ve dvu řadách nad sebu skrz celu šířku spalinvéh kanálu III. ahu viz. Obr. 10, jsu sklněny pd úhlem 80 d svislé sy a pče závěsných rubek v jedné řadě n ZT 18. V Tab.10 jsu uvedeny paramery páry v závěsných rubkách, v Tab.10- dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi. Rzměry a pčy závěsných rubek v blasi vrané kmry jsu znázrněny na Obr Tlušťku sěny závěsných rubek vlím 0,0063 m. Ty rubky mají silnější sěnu než je mu u přehříváků a z důvdu ahvéh namáhání vznikajícíh zavěšením rubkvých svazků přehříváků. Tab.10Paramery páry v závěsných rubkách v blasi vrané kmry Výsup Vsup řed epla C ZTu 66,4 ZT 59,8 sř 63,1 lak MPa p ZTu 4, p ZT 4, p sř 4,1 měrný bjem m 3.kg v ZTu 0,0499 v ZT 0,0484 v sř 0,049 enalpie kj.kg i ZTu 849,50 i ZT 84,6 65

67 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.10- Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi Dynamická viskzia h 18, kg.m.s Měrná epelná kapacia cp 3,619 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 51, W.m.K Obr.10-3 Rzlžení závěsných rubek ve vrané kmře učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media): a P a P k l 0,03 d 51, ,03 0,054 ZT -3 æ w ç è PP d n ZT ö ø 0,8 Pr æ 1,175 0,054 ö ç -7 è 8, ø 0,8 0,4 C 1,81 C C 0,4 l m (10.-) 154,949 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v závěsných rubkách d ZT vniřní průměr závěsných rubek viz. Obr.10-3 l sučiniel epelné vdivsi páry viz Tab.10- n kinemaická viskzia páry Pr Prandlv čísl C, C l, C m pravné sučiniele Rychls prudění páry v závěsných rubkách: M PZT v sř 7,833 0,049 w pp 1,175 m s F 0,018 (10.-3) kde: p M PZT je průčné mnžsví páry v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.10 F p průčný průřez pr páru 66

68 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 průčné mnžsví páry: 30 M PZT M P - M V - 0,5 7,833 kg. s 3,6 (10.-4) kde: M p je parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) průčný průřez pr páru: p d ZT p 0,054 F P n ZT i ZT 18 0,018 m 4 4 (10.-5) kde: jednlivé rzměry jsu uvedeny na Obr.10-3 kinemaická viskzia: -6-7 n h vsř 18, ,049 8, m s (10--6) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.10- v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.10 Prandlv čísl: -6 h c P , , Pr -3 l 51, kde: jednlivé paramery viz. Tab.10-1,81 (10--7) Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění (ze srany spalin): a k 0, C z C s l D ZT æ w ç è PVK D n ZT ö ø 0,65 Pr 0,65-8,3 10 æ 4,648 0,038 ö 0,33-0, 0,91 1 ç 0,618 4,539 W m K -6 0,038 è 104,8 10 ø kde: C z je krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru C s krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči w PVK rychls spalin ve vrané kmře (10.-) D ZT vnější průměr závěsných rubek viz.obr.10-3 l sučiniel epelné vdivsi spalin (10.-7) n kinemaická viskzia spalin (10.-6) Pr Prandlv čísl (10.-5) Krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru: Pr z < 10 plaí vzah: 0,33 (10.-8) Cz 0,91+ 0,015 (z - ) 0,91+ 0,015 ( - ) 0,91 (10.-9) kde: z je pče řad rubek v pdélném směru viz.obr

69 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Krekční sučiniel na uspřádání svazku: Pměrná příčná rzeč: s1 0, s 1 5,63 D 0,038 (10.-30) ZT Pměrná pdélná rzeč: s 0,16 s 4,11 D ZT 0,038 (10.-31) kde: s 1, s jsu rzeče rubek viz.obr.10-3 D ZT vnější průměr závěsných rubek viz.obr.10-3 Vzhledem k mu, že s >, je krekční sučiniel na uspřádání svazku C s 1, viz. [1] učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin): Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,93 ( ,15) sř 4 3 æ 69,304 ö 1- ç è ,15 ø 69, ,15 4 (10.-3) 30,577 - W m K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,346 a 1- e 1- e 0,93 kde: k.p.s je pická husa spalin (10.-33) Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (3,70 + 0) 0,1 0,931 0,346 (10.-34) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy 68

70 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ ,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 3,70 3,16 0,030 0,931 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (10.-35) Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Pr svazky z hladkých rubek plaí vzah viz. [1]: æ 4 s1 s ö æ 4 0, 0,16 ö s 0,9 D ZT ç 1-0,9 0,038 ç 0,931 D è p 0,038 ZT ø è p ø m (10.-36) kde: jednlivé rzměry viz. Obr.10-3 učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö M PV Q 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ 63,1 + ç0, è 1 ö, , ,949 ø 8, ,154 C (10.-37) T z z + 73,15 356, ,15 69,304 K kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.10 e 0,035 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (10.-) Q předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) eplsměnná plcha závěsných rubek Předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky: M PZT 7,833 Q ( i ZTu - i ZT ) ( 849,50-84,6) 97,301 kj. kg (10.-38) M,0116 PV kde: M PZT je průčné mnžsví páry (10.-4) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) i Zu, i ZT enalpie páry na vsupu a výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.10 69

71 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Teplsměnná plcha závěsných rubek: kuečná sřední délky rubky l 1,94 m p D ZT l i ZT n ZT p 0,038 1, ,338 m (10.-39) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin: ( a + a ) 1 ( 4, ,577) 73,116 W m - K a w (10.-40) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (10.-8) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (10.-3) učiniel prsupu epla: Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 73,116 k 56,686 W m K (10.-41) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,116 è a 154,949 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (10.-40) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (10.-) e sučiniel zanesení Tepl, keré skuečně vezmu závěsné rubky: 56,686 Q ZT k D lg 8, ,85 193, kw (10.-4) kde: k je sučiniel prsupu epla (10.-41) eplsměnná plcha závěsných rubek (10.-39) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D ,4 417,6 C (10.-43) 1 PVKin ZTu D ,8 40, C (10.-44) PVKu ZT D 1 - D 417,6-40, D lg 409,85 C (10.-45) D1 417,6 ln ln D 40, kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 10- Výpče výsupní eply páry ze závěsných rubek (v mísě ): Při výpču vycházím z bilanční rvnice. anvím enalpii v mísě a pmcí parních abulek pr daný lak zjisím eplu páry v mísě. Q M i - i Þ i ZT ZT i PZT ZTu ( ) Q - M ZTu ZT PZT ZT 193, ,50-84,519 7, kj.kg kde: i Zu je enalpie na výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.10 Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (10.-4) M PZT průčné mnžsví páry (10.-4) (10.-46)

72 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Té enalpii (10.-46) při laku p ZT 4, MPa dpvídá dle [3] epla páry na vsupu d závěsných rubek v první čási řeíh ahu (vrané kmry) ZT 59,8 C, cž dpvídá vlené eplě Přepče spalin vrané kmry Pr hdnu enalpie na výsupu z vrané kmry (10.-47) byla následně sanvena epla aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí PVKu 661,76 C. Z čehž vyplývá, že zvlená epla 66 C s dsaečnu přesnsí vyhvuje. Enalpie spalin na výsupu z vrané kmry: QPVKu 9911,901 IPVKu 497,37 kj kg M PV,0116 (10.-47) kde: Q PVKu je epl spalin na výsupu z vrané kmry M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z vrané kmry: QPVKu QPVKin - QC 1073, , ,901 kw (10.-48) kde: Q PVKin je epl spalin na vsupu d vrané kmry Q C celkvé epl debrané ve vrané kmře Tepl spalin na vsupu d vrané kmry Q kde: IPVKin M PV 5107,03, ,306 kw (10.-49) I PVKin 5107,03 kj.kg je enalpie spalin na výsupu z II. ahu viz. Tab.3-4 PVKin Celkvé epl debrané ve vrané kmře: Q C Qsěna + Q ZT 167, , ,405 kw (10.-50) kde: Q sěna je epl, keré debere membránvá sěna (10.8) Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (10.-4) 11. VÝPOČET. ČÁTI III. TAHU KOTLE Druhá čás III. ahu se skládá z membránvé sěny (výparník), z čási závěsných rubek a ze suprudéh přehříváku P 11.1 Návrh gemerických paramerů. čási III. ahu kle V Tab.11 jsu zaznamenány rzměry úseku a v Tab.11- gemerické paramery přehříváku P. Gemerické paramery závěsných rubek byly sanveny již při návrhu rzměrů III. ahu a výpču vrané kmry viz. Tab.9 a kapila 10.. Tab.11 Rzměry úseku.čási III.ahu: Šířka A 3,6 m Délka B IIIah,5 m Výška h,5 m 71

73 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.11- Gemerické paramery přehříváku P název značka veliks jednka Pče rubek v jedné řadě n 18 - Vnější průměr rubky D 0,038 m Vniřní průměr rubky d 0,03 m Tlušťka sěny 0,004 m Délka rubek l e,13 m Příčná rzeč s 1 0, m Pdélná rzeč (vlen) s 0,1 m Pče řad rubek z 10 - Vzhledem k mu, že rychls prudění páry v přehříváku by měla bý v rzmezí 1 30 m.s, vlím uspřádání rubek přehříváku jak rjhad, j. z 1 3. Rychls spalin bude zknrlvána pzději. řední epla spalin v. čási III. ahu: IIIin + P / IIIu sř 598 C (11.1) kde: 66 C je epla spalin na výsupu z vrané kmry P / IIIin PVKu viz. kapila P/IIIu epla spalin na výsupu z. čási III. ahu Vlba eply spalin na výsupu z. čási III. ahu: Na výsupu z. čási III. ahu vlím eplu spalin P/IIIu 534 C. knrla é zvlené eply bude prvedena na knci výpču. čási III. ahu vělý průřez pr spaliny: p D ZT F A BIII.ah - D le n - n ZT 4 p 0,038 3,6,5-0,038, ,574 m 4 kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. B IIIah šířka spalinvéh kanálu III. ahu (9.1-) D vnější průměr rubky přehříváku P viz. Tab.11- l e efekivní délka rubek přehříváku viz. Tab.11- n pče rubek přehříváku v jedné řadě viz. Tab.11- D ZT vnější průměr závěsných rubek viz. Tab. 9.1 n ZT pče závěsných rubek viz. Obr (11.1-) 7

74 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.11 Rzměrvé schéma. čási III. ahu Výpče plch jednlivých sěn: Při výpčech jsu pužiy rzměry z Tab.11 zakreslených na Obr.11 Bční sěna: b BIII.ah h,5,5 6,3 m (11.1-3) Přední sěna: p A h 3,6,5 9 m (11.1-4) Zadní sěna: z p 9 m (11.1-5) Plcha rubkvané sěny: s b + p + z 6, ,6 m (11.1-6) kde: i plchy jednlivých sěn (11.1-3) až (11.1-5) 73

75 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Tepelný výpče. čási III. ahu Jednlivé epelné spády pr výpče. Čási III.ahu jsu znázrněny na Obr.11- Obr.11- epelné spády ve. čási III. ahu Membránvá sěna učiniel přesupu epla knvekcí: Při pdélném békáni plchy plaí vzah viz.[1]: a k l 0,03 d e æ w ç è P / III n d e ö ø 0,8 Pr 0,4 0,8 C C C - 7,69 10 æ 4,18 0,30 ö 0,4 0,03 ç 0, , ,30 è 90,9 10 ø kde: w P/III je rychls spalin ve. čási III. ahu d e ekvivalenní průměr l sučiniel epelné vdivsi spalin n Pr Prandlv čísl C, C l, C m pravné sučiniele kinemaická viskzia spalin l m W m - K (11.) 74

76 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Rychls spalin ve.čási III. ahu: OV M pv 73 + sř 4,978, w P / III 4,18 F 73 7, m s (11.-) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) F svělý průřez pr spaliny (11.1-) sř sřední epla spalin (11.1) Ekvivalenní průměr: 4 F 4 7,574 d e 0,30 O 94,586 m (11.-3) kde: F je svělý průřez pr spaliny (11.1-) O bvd průřezu kanálu. čási III. ahu Obvd průřezu kanálu. čási III. ahu O A + B + n l + D + p n ( ) ( ) III.ah (3,6 +,5) + 18 e ZT D (,13 + 0,038) + p 36 0,038 94,586 m ZT (11.-4) Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin sř 598 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,61 1,03 0,683 (11.-5) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,61 sřední Prandlv čísl [1] Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n 89,1 10 1,0 90,9 10 m s (11.-6) kde: M n 1,0 je pravný keficien [1] n sř 89, sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l 7,4 10 1,04 7,69 10 W m K (11.-7) kde: M l 1,04 je pravný keficien [1] l sř 7, sřední sučiniel epelné vdivsi [1] Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 75

77 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla sáláním: Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,338 ( ,15) sř 4 3 æ 76,73 ö 1- ç è ,15 ø 76, ,15 4 (11.-8) 37,981 - W m K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,41 a 1- e 1- e 0,338 kde: k.p.s je pická husa spalin (11.-9) Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (3, ) 0,1 1,3 0,41 (11.0) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ ,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 3,345 3,16 0,030 1,3 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (11.1) 76

78 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Efekivní lušťka sálavé vrsvy je sejná jak pr rubkvý svazek PII, kerý se v m úseku nachází. Ta hdna bude vypčena dále (11--30), zde ji předběžně uvádím puze pr úplns. s 1,3 m učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö Q + Q sal 3 z sy + çe + 10 è a p ø s 053, ,7 + 0, ,573 30,6 ( ) C (11.) T z z + 73,15 489, ,15 76,73 K kde: sy 54,7 C je sřední epla pracvníh media v rubkách e sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry Q epelný příkn ze spalin Q sál epelný příkn devzdaný sáláním s plcha rubkvané sěny (11.1-6) učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0035 m K W učiniel přesupu epla uvniř rubky: Uvažuje se puze u přehříváků viz. [1] 1-1 a P 0 m K W (11.3) Tepelný příkn ze spalin: Hdny enalpií sanveny aprximací pr vsupní a výsupní eplu spalin ve. čási III. ahu z Tab.3-4 ( I - I ) M ( 499, ,5), ,463 kw Q P / IIIin P / IIIu PV (11.4) kde: M pv je výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepelný příkn devzdaný sáláním: neuvažuji Q sal 0 kw 77

79 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Celkvý sučiniel přesupu epla: ( a + a ) 0,9 ( 9, ,981) 43,165 W m - K a w (11.5) kde: k sal w 0,9 je sučiniel mývání plchy vlený na základě knzulace a k sučiniel přesupu epla knvekcí (11.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (11.-8) učiniel prsupu epla: Pr výparníkvé plchy a spalvání uhých paliv plaí vzah viz.[1]: a 43,165 k 37,500 W m K 1+ e a 1+ 0, ,165 (11.6) kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla (11.5) e sučiniel zanesení Tepl keré skuečně vezmu membránvé sěny: 37,500 Qsěna k s D lg 30,6 339,85 389, kw (11.7) kde: k je sučiniel prsupu epla (11.6) s plcha rubkvané sěny (11.1-6) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D ,7 407,3 C (11.8) 1 P / IIIin VÝP D ,7 79,3 C (11.9) P / IIIu VÝP D 1 - D 407,3-79,3 D lg 339,85 C (11.-0) D1 407,3 ln ln D 79,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr Výpče přehříváku P Přehřívák P je řešen jak suprudý a dchází v něm ke knečnému přehřáí páry na pžadvanu eplu za danéh laku. V Tab jsu uvedeny paramery páry v m přehříváku. v Tab.11-4 dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry. Rzměry a pčy rubek přehříváku P byly uvedeny v Tab.11-, pr názrns jsu ješě zakresleny na Obr Tab.11-3 Vsupní a výsupní paramery páry přehříváku P Vsup Výsup řed epla C Pin 36 p 400 sř 363 lak MPa p Pin 4,1 p p 4 p sř 4,05 měrný bjem m 3.kg v Pin 0,061 v p 0,0734 v sř 0,0674 enalpie kj.kg i Pin 309,305 i p 314,374 78

80 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.11-4 Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry Dynamická viskzia h, kg.m.s Měrná epelná kapacia Cp,457 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 54, W.m.K Obr.11-3 rzměry přehříváku P 79

81 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media): a P a P k l æ w PP d ö 0,03 ç d è n ø 54, ,03 0,03-3 0,8 Pr 0,4 æ14,703 0,03 ö ç -6 è 1, ø 0,8 C C C l 1,00 0,4 m (11.) 985,666 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v přehříváku P d vniřní průměr rubek přehříváku P viz. Tab.11- l sučiniel epelné vdivsi páry viz. Tab.11-4 n kinemaická viskzia páry viz. Tab.11-4 Pr Prandlv čísl viz. Tab.11-4 C, C l, C m pravné sučiniele Rychls prudění páry v přehříváku P: Ta rychls je pžadvána v rzmezí 1 30 m.s, cž z výpču vyhvuje M P vsř 8,333 0,0674 w pp 14,703 m s F 0,038 (11.-) p kde: M p je parní výkn kle v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.11-3 F p průčný průřez pr páru průčný průřez pr páru: p d p 0,03 F P n z ,038 m 4 4 (11.-3) kde: jednlivé rzměry jsu uvedeny v Tab.11- a znázrněny na Obr.11-3 kinemaická viskzia: -6-6 n h v sř, ,0674 1, m s (11--4) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.11-4 v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.11-3 Prandlv čísl: -6 h c P 1000,738 10, Pr -3 l 54, kde: jednlivé paramery viz. Tab ,00 (11--5) Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 80

82 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění (ze srany spalin): a k 0, C z C s l æ w ç D è P / III n D ö ø 0,65 0,65 Pr 0,33-7,69 10 æ 4,18 0,038 ö 0,33-0, 1 1 ç 0,683 44,738 W m K -6 0,038 è 90,9 10 ø kde: C z je krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru C s krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči w P/III rychls spalin ve druhé čási III. ahu (11.-) D vnější průměr rubek přehříváku P viz.tab.11- l sučiniel epelné vdivsi spalin (11.-7) n kinemaická viskzia spalin (11.-6) Pr Prandlv čísl (11.-5) Krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru: Pče řad: vlen z 10 Pr z ³ 10 je krekční sučiniel C z 1 Krekční sučiniel na uspřádání svazku: (11.-6) Pměrná příčná rzeč: s 0, s 1 1 5,63 D 0,038 (11.-7) Pměrná pdélná rzeč: s 0,1 s 5,56 D 0,038 (11.-8) kde: s 1, s jsu rzeče rubek viz.tab.11- D vnější průměr rubky přehříváku P viz.tab.11- Vzhledem k mu, že s >, je krekční sučiniel na uspřádání svazku C s 1, viz. [1] učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin): Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,338 ( ,15) sř 4 3 æ 714,906 ö 1- ç è ,15 ø 714, ,15 4 (11.-9) 34,96 W m - K 81

83 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu (11.-9) T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Pr svazky z hladkých rubek plaí vzah viz. [1]: æ 4 s1 s ö æ 4 0, 0,1 ö 0,9 D ç 0,9 0,038 ç 1,3 m (11.-30) è p D ø è p 0,038 ø s kde: jednlivé rzměry viz. Tab.11- Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö Q P 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ ç0,006 + è 1 ö 1541, ,666 ø 137, ,756 C (11.-31) T z z + 73,15 441, ,15 714,906 K kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.11-3 e 0,006 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (11.) Q P epelný výkn přehříváku (6.1-3) eplsměnná plcha přehříváku P učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,006 m K W Teplsměnná plcha přehříváku P: kde: jednlivé rzměry jsu zaznamenány v Tab.11- p D le n z z1 p 0,038, ,311 m (11.-3) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin: ( a + a ) 1 ( 44, ,96) 79,664 W m - K a w (11.-33) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (11.-6) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (11.-9) 8

84 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel prsupu epla: Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 79,664 k 51,105 W m K (11.-34) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,664 è a 985,666 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (11.-33) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (11.) e 0,006 sučiniel zanesení Výpče přebné (ideální) plchy přehříváku P 3 Q P , id 137,84 m k D 51,105 19,739 (11.-35) lg kde: Q P je epelný výkn přehříváku (6.1-3) k sučiniel prsupu epla (11.-34) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D C (11.-36) 1 P / IIIin Pin D C (11.-37) P / IIIu p D 1 - D D lg 19,739 C (11.-38) D1 336 ln ln D 134 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 11- Prcenuelní dchylka: Prcenuelní dchylka by neměla bý věší než 3 % viz. [1] æ id ö æ 137,84 ö x ç1-100 ç ,0 % (11.-39) è ø è 137,311 ø kde: id je ideální plcha přehříváku P skuečná eplsměnná plcha přehříváku P Z výpču vyplývá, že skuečná eplsměnná plcha přehříváku P se d vypčené (ideální) plchy liší 0,0 %, cž předchzí pdmínce vyhvuje Výpče závěsných rubek Závěsné rubky jsu navrženy jak priprudý výměník.. Trubky jsu umísěny ve dvu řadách p 18 rubkách. Tedy celkvý pče rubek n ZT 36. Z důvdu čišění svazku přehříváku P jsu však v každé řadě ři rubky prsrvě vybčeny. (Obr.11 a Obr.11-3). V m úseku edy nese každá závěsná rubka puze jednu rubku přehříváku P. V Tab.11-5 jsu uvedeny paramery páry v závěsných rubkách v. čási III. ahu kle v Tab.11-6 je uvedena dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry pr dané paramery. Průměr rubek a lušťka sěny je shdná s rzměry pužiými v kapile 10.. a délka rubek je shdná s délku. čási III. ahu edy,5 m. 83

85 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tab.11-5Paramery páry v závěsných rubkách v blasi. čási III. ahu Výsup Vsup řed epla C ZTu 59,8 ZT 56,4 sř 58,1 lak MPa p ZTu 4, p ZT 4,6 p sř 4,4 měrný bjem m 3.kg v ZTu 0,0484 v ZT 0,0471 v sř 0,0477 enalpie kj.kg i ZTu 84,6 i ZT 808,751 Tab.11-6 Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry Dynamická viskzia h 17, kg.m.s Měrná epelná kapacia cp 3,866 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 51, W.m.K učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media): a P a P k l 0,03 d 51, ,03 0,054 ZT -3 æ w ç è PP d n ZT ö ø 0,8 Pr æ 0,59 0,054 ö ç -7 è 8, ø 0,8 0,4 C 1,333 C C l 0,4 m (11.-40) 4,079 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v závěsných rubkách d ZT vniřní průměr závěsných rubek viz. Obr.11-3 l sučiniel epelné vdivsi páry viz Tab.11-6 n kinemaická viskzia páry viz Tab.11-6 Pr Prandlv čísl viz Tab.11-6 C, C l, C m pravné sučiniele Rychls prudění páry v závěsných rubkách: M PZT vsř 7,833 0,0477 w pp 0,59 m s F 0,018 (11.-41) p kde: M PZT je průčné mnžsví páry (10.-4) v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.11-5 F p průčný průřez pr páru (10.-5) kinemaická viskzia: -6-7 n h v sř 17, ,0477 8, m s (11--4) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.11-6 v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.11-5 Prandlv čísl: -6 h c P , , Pr -3 l 51, kde: jednlivé paramery viz. Tab ,333 (11--43) 84

86 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 učiniel přesupu epla knvekcí pr pdélné prudění (ze srany spalin): Ten sučiniel je shdný se sučinielem přesupu epla knvekcí u membránvé sěny (11.) a k 9,980 W.m - K učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin): Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,338 ( ,15) sř 4 3 æ 575,87 ö 1- ç è ,15 ø 575, ,15 4 (11.-44) 7,36 W m - K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu (11.-9) T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Uvažuje se sejná jak pr rubkvý svazek přehříváku, kerý je na rubkách zavěšen, v m případě P (11.-30) Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö M PV Q 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ 58,1 + ç0, è 1 ö, , ,079 ø 10, ,7 C (11.-45) T z z + 73,15 30,7 + 73,15 575,87 K 85

87 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.11-5 e 0,035 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (1.-40) Q předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) eplsměnná plcha závěsných rubek učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0035 m K W Předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky: M PZT 7,833 Q ( i ZTu - i ZT ) ( 84,6-808,751) 60,398 kj. kg (11.-46) M,0116 PV kde: M PZT je průčné mnžsví páry (10.-4) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) i Zu, i ZT enalpie páry na vsupu a výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.11-5 Teplsměnná plcha závěsných rubek: kde: h je výška. čási III. ahu viz Tab.11 p D ZT h n ZT p 0,038, ,744 m (11.-47) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin: ( a + a ) 1 ( 9, ,36) 37,34 W m - K a w (11.-48) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (11.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (11.-44) učiniel prsupu epla: Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 37,34 k 3,546 W m K (11.-49) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,34 è a 4,079 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (11.-48) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (11.-40) e 0,0035 sučiniel zanesení Tepl, keré skuečně vezmu závěsné rubky: 3,546 Q ZT k D lg 10, , , kw (11.-50) kde: k je sučiniel prsupu epla (11.-49) eplsměnná plcha závěsných rubek (11.-47) D lg sřední eplní lgarimický spád 86

88 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 řední eplní lgarimický spád: D ,8 40, C (11.-51) 1 P / IIIin ZTu D ,4 77,6 C (11.-5) P / IIIu ZT D 1 - D 40, - 77,6 D lg 336,059 C (11.-53) D1 40, ln ln D 77,6 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 11- Výpče výsupní eply páry ze závěsných rubek (v mísě ): Při výpču psupuji sejně, jak mu byl u výpču výsupní eply páry ze závěsných rubek v případě vrané kmry. Q M i - i Þ i ZT ZT i PZT ZTu ( ) Q - M ZTu ZT PZT ZT 117,511 84,6-809,60 7,833 kj.kg kde: i Zu je enalpie na výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.11-5 Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (11.-50) M PZT průčné mnžsví páry (10.-4) (11.-54) Té enalpii (11.-54) při laku p ZT 4,6 MPa dpvídá dle [3] epla páry na vsupu d závěsných rubek v druhé čási řeíh ahu ZT 56,5 C, cž z dsaečnu přesnsí vyhvuje vlené eplě ZT 56,4 C Přepče eply spalin na výsupu z. čási III. ahu Pr hdnu enalpie na výsupu z. čási III. ahu (11.-55) byla následně sanvena epla aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí P/IIIu 354,31 C. Z čehž vyplývá, že zvlená epla 534 C s dsaečnu přesnsí vyhvuje. Enalpie spalin na výsupu z.čási III. ahu: QP / IIIu 7867,338 IP / IIIu 3910,985 kj kg M,0116 (11.-55) pv kde: Q P/IIIu je epl spalin na výsupu z.čási III. ahu M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z. čási III. ahu: Q Q - Q 9915, , ,338 kw (11.-56) P / IIIu P / IIIin C kde: Q P/IIIin je epl spalin na vsupu d.čási III. ahu Q C celkvé epl debrané ve.čási III. ahu Tepl spalin na vsupu d. čási III. ahu Q I M 499,333, ,846 kw (11.-57) P / IIIin P / IIIin pv kde: I P/IIIin 499,333 kj.kg je enalpie spalin na vsupu d.čási III. ahu viz. Tab

89 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Celkvé epl debrané ve. čási III. ahu: Q Q + Q + Q 389, , , ,508 kw (11.-58) C sěna P ZT kde: Q sěna je epl, keré debere membránvá sěna (11.7) Q P epelný výkn přehříváku (6.1-3) Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (11.-50) 1. VÝPOČET 3. ČÁTI III. TAHU KOTLE Třeí čás III. ahu se skládá z membránvé sěny (výparník), z pslední čási závěsných rubek a ze dvu rubkvých svazků přehříváku P1 (čási P1c a P1b) zapjených jak priprudý výměník. 1.1 Návrh gemerických paramerů 3. Čási III. ahu kle V Tab.11 jsu zaznamenány rzměry úseku a v Tab.11- gemerické paramery dvu čásí přehříváku P1. Gemerické paramery závěsných rubek byly sanveny již při návrhu rzměrů III. ahu a výpču vrané kmry viz. Tab.9 a kapila 10.. Tab.1 Rzměry úseku 3.čási III.ahu: Šířka A 3,6 m Délka B IIIah,5 m Výška h 3,9 m Tab.1- Gemerické paramery čásí přehříváku P1c a P1b název značka veliks jednka Pče rubek v jedné řadě n 36 - Vnější průměr rubky D 0,03 m Vniřní průměr rubky d 0,04 m Tlušťka sěny 0,004 m Délka rubek l e, m Příčná rzeč s 1 0,1 m Pdélná rzeč s 0,15 m Celkvý pče řad rubek z - Rychls prudění páry v přehříváku by měla bý v rzmezí 1 30 m.s, vlím uspřádání rubek jak dvjhad, j. z 1. Rychls spalin bude zknrlvána pzději. řední epla spalin ve 3. čási III. ahu IIIin + P3/ IIIu sř 460,5 C (1.1) kde: 534 C je epla spalin na výsupu z. čási III. ahu P 3 / IIIin P / IIIu viz. kapila P3/IIIu epla spalin na výsupu z 3. čási III. ahu Vlba eply spalin na výsupu z 3. čási III. ahu: Na výsupu z 3. čási III. ahu vlím eplu spalin P3/IIIu 387 C. knrla é zvlené eply bude prvedena na knci výpču 3. čási III. ahu 88

90 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 vělý průřez pr spaliny: p D ZT F A BIII.ah - D le n - n ZT 4 p 0,038 3,6,5-0,03, ,497 m 4 kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. B IIIah šířka spalinvéh kanálu III. ahu (9.1-) D vnější průměr rubky přehříváku P1 viz. Tab.1- l e efekivní délka rubek přehříváku viz. Tab.1- n pče rubek přehříváku v jedné řadě viz. Tab.1- D ZT vnější průměr závěsných rubek viz. Tab. 9.1 n ZT pče závěsných rubek viz. Obr. 1.1 (1.1-) Obr.1 Rzměrvé schéma 3. čási III. ahu 89

91 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Výpče plch jednlivých sěn: Při výpčech jsu pužiy rzměry z Tab.1 zakreslených na Obr.1 Bční sěna: b BIII.ah h,5 3,9 9,88 m (1.1-3) Přední sěna: p A h 3,6 3,9 14,04 m (1.1-4) Zadní sěna: z p 14,04 m (1.1-5) Plcha rubkvané sěny:» s b + p + z 9, , ,04 47,736 47,7 m (1.1-6) kde: i plchy jednlivých sěn (1.1-3) až (1.1-5) 1. Tepelný výpče 3. čási III. ahu Jednlivé epelné spády pr výpče 3. Čási III.ahu jsu znázrněny na Obr.1- Obr.1- epelné spády ve 3. čási III. ahu 90

92 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Membránvá sěna učiniel přesupu epla knvekcí: Při pdélném békáni plchy plaí vzah viz.[1]: a k l 0,03 d e æ w ç è P3/ III n d e ö ø 0,8 Pr 0,8 0,4 C C C - 6,41 10 æ 4,141 0,147 ö 0,4 0,03 ç 0, , ,147 è ø kde: w P3/III je rychls spalin ve 3. čási III. ahu d e ekvivalenní průměr l sučiniel epelné vdivsi spalin n Pr Prandlv čísl C, C l, C m pravné sučiniele kinemaická viskzia spalin l m W m - K (1.) Rychls spalin ve 3.čási III. ahu: OV M pv 73 + sř 4,978, ,5 w P3 / III 4,141 F 73 6, m s (1.-) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) F svělý průřez pr spaliny (1.1-) sř sřední epla spalin (1.1) Ekvivalenní průměr: 4 F 4 6,497 d e 0,147 O 177,4 m (1.-3) kde: F je svělý průřez pr spaliny (1.1-) O bvd průřezu kanálu 3. čási III. ahu Obvd průřezu kanálu 3. čási III. ahu O A + B + n l + D + p n ( ) ( ) III.ah (3,6 +,5) + 36 e ZT D (, + 0,03) + p 36 0, ,4 m ZT (1.-4) Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin sř 460,5 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,63 1,03 0,6489 (1.-5) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,63 sřední Prandlv čísl [1] 91

93 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n m s (1.-6) kde: M n 1 je pravný keficien [1] n sř sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l 6, 10 1,03 6,41 10 W m K (1.-7) kde: M l 1,03 je pravný keficien [1] l sř 6,.10 - sřední sučiniel epelné vdivsi [1] Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 učiniel přesupu epla sáláním: Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,33 (460,5 + 73,15) 17,444 - W m K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,65 a 1- e 1- e 0,33 kde: k.p.s je pická husa spalin sř 4 3 æ 695,14 ö 1- ç è 460,5 + 73,15 ø 695, ,5 + 73,15 4 (1.-8) (1.-9) 9

94 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (6,36 + 0) 0,1 0,419 0,65 (1.0) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ 460,5 + 73,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 6,36 3,16 0,030 0,419 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (1.1) Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Efekivní lušťka sálavé vrsvy je sejná jak pr rubkvý svazek PI, kerý se v m úseku nachází. Ta hdna bude vypčena dále (1--30), zde ji předběžně uvádím puze pr úplns. s 0,419 m učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö Q + Q sal 3 z sy + çe + 10 è a p ø s 79, ,7 + 0, ,7 3 ( ) 41,974 C (11.) T z z + 73,15 41, ,15 695,14 K kde: sy 54,7 C je sřední epla pracvníh media v rubkách e sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry Q epelný příkn ze spalin Q sál epelný příkn devzdaný sáláním s plcha rubkvané sěny (1.1-6) učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0035 m K W 93

95 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla uvniř rubky: Uvažuje se puze u přehříváků viz. [1] 1-1 a P 0 m K W (1.3) Tepelný příkn ze spalin: Hdny enalpií sanveny aprximací pr vsupní a výsupní eplu spalin ve 3. čási III. ahu z Tab.3-4 ( I - I ) M ( 3908,5-775,39), ,71 kw Q P 3 / IIIin P3 / IIIu PV (1.4) kde: M pv je výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepelný příkn devzdaný sáláním: Neuvažuji Q sal 0 kw Celkvý sučiniel přesupu epla: ( a + a ) 0,9 ( 1, ,444) 6,850 W m - K a w (1.5) kde: k sal w 0,9 je sučiniel mývání plchy vlený na základě knzulace a k sučiniel přesupu epla knvekcí (1.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (1.-8) učiniel prsupu epla: Pr výparníkvé plchy a spalvání uhých paliv plaí vzah viz.[1]: a 6,850 k 4,544 W m K 1+ e a 1+ 0,0035 6,850 (1.6) kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla (1.5) e sučiniel zanesení Tepl keré skuečně vezmu membránvé sěny: 4,544 Qsěna k s D lg 47,7 196,731 30, kw (1.7) kde: k je sučiniel prsupu epla (1.6) s plcha rubkvané sěny (1.1-6) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D ,7 79,3 C (1.8) 1 P3 / IIIin VÝP D ,7 13,3 C (1.9) P3/ IIIu VÝP D 1 - D 79,3 3,3 D lg 196,731 C (1.-0) D1 79,3 ln ln D 13,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 1-94

96 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Výpče přehříváku P1(čási b,c) Přehřívák P1 je řešen jak priprud. kládá se ze ří čásí (a,b,c), z nichž čási b,c jsu umísěny ve III. ahu a zbývající rubkvý svazek a ve IV ahu kle. Rzdělení svazku v řeím ahu je způsben jeh veliksí a edy nunsí průlezu (při výšce svazku věší než m). Při výpču však předpkládám zjedndušený případ a, že beru svazky b,c jak jeden svazek (neuvažuji s prsrem pr průlez) a celkvý pče řad beru jak suče svazku b a c. V Tab. 1-3 jsu uvedeny paramery páry v m úseku přehříváku. V Tab.11-4 dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry. Rzměry a pčy rubek přehříváku P1 byly uvedeny již v Tab.1-, pr názrns jsu ješě zakresleny na Obr.1-3. Tab.1-3 Vsupní a výsupní paramery páry čási b,c přehříváku P1 ve III. ahu Výsup Vsup řed epla C P1u 39 P1 95 sř 343,5 lak MPa p P1u 4,1 p P1 4,16 p sř 4,13 měrný bjem m 3.kg v P1u 0,0705 v P1 0,0555 v sř 0,0633 enalpie kj.kg i P1u 3193,577 i P1 941,635 Tab.1-4 Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry Dynamická viskzia h 1, kg.m.s Měrná epelná kapacia Cp,546 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 53, W.m.K 95

97 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.1-3 Rzměry přehříváku P1b,c 96

98 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media): a P a P k l æ w PP d ö 0,03 ç d è n ø 53,0 10 0,03 0,04-3 0,8 Pr 0,4 æ15,09 0,04 ö ç -6 è 1, ø C 0,8 C C l 1,046 0,4 m (1.) 118,093 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v přehříváku P1 d vniřní průměr rubek přehříváku P1 viz. Tab.1- l sučiniel epelné vdivsi páry viz. Tab.1-4 n kinemaická viskzia páry viz. Tab.1-4 Pr Prandlv čísl viz. Tab.1-4 C, C l, C m pravné sučiniele Rychls prudění páry v přehříváku P1b,c: Ta rychls je pžadvána v rzmezí 1 30 m.s, cž z výpču vyhvuje ( M P - M V ) vsř ( 8,333-0,5) 0,0633 w pp 15,09 m s (1.-) F 0,036 p kde: M p je parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.1-3 F p průčný průřez pr páru průčný průřez pr páru: p d p 0,04 F P n z1 36 0,036 m 4 4 (1.-3) kde: jednlivé rzměry jsu uvedeny v Tab.1- a znázrněny na Obr.1-3 kinemaická viskzia: -6-6 n h vsř 1, ,0633 1, m s (1--4) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.1-4 v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.1-3 Prandlv čísl: -6 h c P ,861 10, Pr -3 l 53,0 10 kde: jednlivé paramery viz. Tab.1-4 1,046 (1--5) Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 97

99 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění (ze srany spalin): a k 0, C z C s l æ w ç D è P3 / III n D ö ø 0,65 Pr 0,65 0,33-6,41 10 æ 4,141 0,03 ö 0,33-0, 1 1 ç 0, ,5 W m K -6 0,03 è ø kde: C z je krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru C s krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči w P3/III rychls spalin ve 3. čási III. ahu (1.-) D vnější průměr rubek přehříváku P1 viz.tab.1- l sučiniel epelné vdivsi spalin (1.-7) n kinemaická viskzia spalin (1.-6) Pr Prandlv čísl (1.-5) Krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru: Pče řad: vlen z Pr z ³ 10 je krekční sučiniel C z 1 Krekční sučiniel na uspřádání svazku: (1.-6) Pměrná příčná rzeč: s 0,1 s 1 1 3,15 D 0,03 (1.-7) Pměrná pdélná rzeč: s 0,15 s 3,906 D 0,03 (1.-8) kde: s 1, s jsu rzeče rubek viz.tab.1- D vnější průměr rubky přehříváku P1 viz.tab.1- Vzhledem k mu, že s >, je krekční sučiniel na uspřádání svazku C s 1, viz. [1] učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin): Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,33 (460,5 + 73,15) sř 4 3 æ 644,176 ö 1- ç è 460,5 + 73,15 ø 644, ,5 + 73,15 4 (1.-9) 15,698 W m - K 98

100 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu (1.-9) T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Pr svazky z hladkých rubek plaí vzah viz. [1]: æ 4 s1 s ö æ 4 0,1 0,15 ö s 0,9 D ç 0,9 0,03 ç 0,419 è p D ø è p 0,03 ø m (1.-30) kde: jednlivé rzměry viz. Tab.1- Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö M pv Q P1b,c 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ 343,5 + ç0,004 + è 1 ö, , ,093ø 350, ,06 C (1.-31) T z z + 73,15 371, ,15 644,176 K kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.1-3 e 0,004 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (1.) Q P1b,c předběžné epl,keré vezmu čási b,c přehříváku P1 eplsměnná plcha rubek čásí b,c přehříváku P1 učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,004 m K W Předběžné epl, keré vezmu čási b,c přehříváku P1: ( M P - M V ) Q P1bc ( i P1u - i P1 ) M PV (8,333-0,5),0116 ( 3193, ,635) 981,041 kj.kg (1.-3) kde: M p je parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) i P1u, i P1 enalpie páry na vsupu a výsupu z přehříváku P1 viz. Tab

101 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Teplsměnná plcha rubek čásí b,c přehříváku P1 kde: jednlivé rzměry jsu zaznamenány v Tab.1- p D le n z z1 p 0,03, ,330 m (1.-33) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin: ( a + a ) 1 ( 48,5 + 15,698) 63,93 W m - K a w (1.-34) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (1.-6) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (1.-9) učiniel prsupu epla: Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 63,93 k 48,708 W m K (1.-35) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,93 è a 118,093 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (1.-34) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (1.) e 0,004 sučiniel zanesení Tepl, keré skuečně vezme čás b,c přehříváku P1: 48,708 Q P 1b,c k D lg 350, , , kw (1.-36) kde: k je sučiniel prsupu epla (1.-35) eplsměnná plcha rubek čásí b,c přehříváku P1 D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D C (1.-37) 1 P3 / IIIin P1u D C (1.-38) P3/ IIIu P1 D 1 - D 14-9 D lg 115,197 C (1.-39) D1 14 ln ln D 9 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 1- Výpče výsupní eply páry z čásí b,c přehříváku P1: Vycházím z bilanční rvnice: Q M - M i - i Þ i P1 P1b,c i P1u ( ) ( ) - P Q ( M - M ) P V P1b,c V P1u P1 1965, ,577-94,65 8,333-0,5 kj.kg (1.-40) kde: i P1u je enalpie na výsupu z P1 viz. Tab.1-3 Q P1b,c epl, keré skuečně vezme čás b,c přehříváku P1 (1.-36) M p parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) 100

102 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Té enalpii (1.-40) při laku p P1 4,16 MPa dpvídá dle [3] epla páry na vsupu d čási b přehříváku P1 P1 95,34 C, cž z dsaečnu přesnsí vyhvuje vlené eplě P1 95 C Výpče závěsných rubek: Závěsné rubky jsu navrženy jak priprudý výměník..v m úseku jsu aké dvě řady p 18 rubkách a v každé řadě jsu ři rubky vybčeny viz. Obr (Obr.1 a Obr.1-3). Celkvý pče rubek je edy n ZT 36. V Tab.1-5 jsu uvedeny paramery páry v závěsných rubkách v 3. čási III. ahu kle v Tab.1-6 je uvedena dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry pr dané paramery. Průměr rubek a lušťka sěny je shdná s rzměry pužiými v kapile 10.. a délka rubek je shdná s délku 3. čási III. ahu edy 3,9 m. Tab.1-5 Paramery páry v závěsných rubkách v blasi 3. čási III. ahu Výsup Vsup řed epla C ZTu 56,5 VÝP 54,7 sř 55,6 lak MPa p ZTu 4,6 p VÝP 4,3 p sř 4,8 měrný bjem m 3.kg v ZTu 0,0471 v VÝP 0,046 v sř 0,0467 enalpie kj.kg i ZTu 809,149 i VÝP 799,34 Tab.1-6 Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry Dynamická viskzia h 17, kg.m.s Měrná epelná kapacia cp 4,057 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 5, W.m.K učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media): a P a P k l 0,03 d 5, ,03 0,054 ZT -3 æ w ç è PP d n ZT ö ø 0,8 Pr æ 0,099 0,054 ö ç -7 è 8,75 10 ø 0,4 0,8 C 1,374 C C l 0,4 m (1.-41) 307,091 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v závěsných rubkách d ZT vniřní průměr závěsných rubek viz. Obr.1-3 l sučiniel epelné vdivsi páry viz Tab.1-6 n kinemaická viskzia páry viz Tab.1-6 Pr Prandlv čísl viz Tab.1-6 C, C l, C m pravné sučiniele Rychls prudění páry v závěsných rubkách: M PZT vsř 7,833 0,0467 w pp 0,099 m s F 0,018 (1.-4) p kde: M PZT je průčné mnžsví páry (10.-4) v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.1-5 F p průčný průřez pr páru (10.-5) 101

103 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 kinemaická viskzia: -6-7 n h v sř 17, ,0467 8,75 10 m s (1--43) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.1-6 v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.1-5 Prandlv čísl: -6 h c P , , Pr 1,374-3 l 5, kde: jednlivé paramery viz. Tab.1-6 (1--44) Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 učiniel přesupu epla knvekcí pr pdélné prudění (ze srany spalin): Ten sučiniel je shdný se sučinielem přesupu epla knvekcí u membránvé sěny (1.) a k 1,389 W.m - K učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin): Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,33 (460,5 + 73,15) sř 4 3 æ 546,778 ö 1- ç è 460,5 + 73,15 ø 546, ,5 + 73,15 4 (1.-45) 1,813 W m - K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu (1.-9) T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Uvažuje se sejná jak pr rubkvý svazek přehříváku, kerý je na rubkách zavěšen, v m případě P1b,c (1.-30) 10

104 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö M PV Q 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ 55,6 + ç0, è 1 ö, , ,091ø 16, ,68 C (1.-46) T z z + 73,15 73, ,15 546,778 K kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.1-5 e 0,035 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (1.-41) Q předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) eplsměnná plcha závěsných rubek učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0035 m K W Předběžné epl, keré vezmu závěsné rubky: M PZT 7,833 Q ( i ZTu - i ) ( 809, ,34) 38,188 kj. kg (1.-47) VÝP M,0116 PV kde: M PZT je průčné mnžsví páry (10.-4) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) i Zu, i VÝP enalpie páry na vsupu a výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.1-5 Teplsměnná plcha závěsných rubek: kde: h je výška 3. čási III. ahu viz Tab.1 p D ZT h n ZT p 0,038 3, ,761 m (1.-48) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin: ( a + a ) 1 ( 1, ,813) 5,0 W m - K a w (1.-49) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (1.) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (11.-45) 103

105 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel prsupu epla: Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 5,0 k,99 W m K (1.-50) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,0 è a 307,091 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (1.-49) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (1.-41) e 0,0035 sučiniel zanesení Tepl, keré skuečně vezmu závěsné rubky:,99 Q ZT k D lg 16, ,018 75, kw (1.-51) kde: k je sučiniel prsupu epla (1.-50) eplsměnná plcha závěsných rubek (1.-48) D lg sřední eplní lgarimický spád řední eplní lgarimický spád: D ,5 77,5 C (1.-5) 1 P3 / IIIin ZTu D ,7 13,3 C (1.-53) P3/ IIIu VÝP D 1 - D 77,5 3,3 D lg 196,018 C (1.-54) D1 77,5 ln ln D 13,3 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr. 1- Výpče výsupní eply páry ze závěsných rubek (v mísě ): Při výpču psupuji sejně, jak mu byl u výpču výsupní eply páry ze závěsných rubek v případě vrané kmry. Q M i - i Þ i ZT VÝP i PZT ZTu ( ) ZTu Q - M ZT PZT VÝP 809,149-75,33 7, ,531 kj.kg kde: i Zu je enalpie na výsupu ze závěsných rubek viz. Tab.1-5 Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (1.-51) M PZT průčné mnžsví páry (10.-4) (1.-55) Té enalpii (1.-55) při laku p VÝP 4,3 MPa dpvídá dle [3] epla páry na vsupu d závěsných rubek ve 3. čási řeíh ahu ZTin VÝP 54,7 C, cž dpvídá vlené eplě VÝP 54,7 C. 104

106 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Přepče eply spalin na výsupu z 3. čási III. ahu Pr hdnu enalpie na výsupu z 3. čási III. ahu (1.-56) byla následně sanvena epla aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí P3/IIIu 387,49 C. Z čehž vyplývá, že zvlená epla 387 C s dsaečnu přesnsí vyhvuje. Enalpie spalin na výsupu z 3. čási III. ahu: QP3/ IIIu 5591,0 IP3 / IIIu 779,390 kj kg M,0116 (1.-56) pv kde: Q P3/IIIu je epl spalin na výsupu z 3.čási III. ahu M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z 3. čási III. ahu: Q Q - Q 786,383-71, ,0 kw (1.-57) P 3 / IIIu P3/ IIIin C kde: Q P3/IIIin je epl spalin na vsupu d 3.čási III. ahu Q C celkvé epl debrané ve 3.čási III. ahu Tepl spalin na vsupu d 3. čási III. ahu Q I M 3908,5, ,383 kw (1.-58) P 3 / IIIin P3 / IIIin pv kde: I P3/IIIin 3908,5 kj.kg je enalpie spalin na vsupu d 3.čási III. ahu viz. Tab.3-4 Celkvé epl debrané ve 3. čási III. ahu: Q Q + Q + Q 30, , ,33 71,361 kw (1.-59) C sěna P1b,c ZT kde: Q sěna je epl, keré debere membránvá sěna (1.7) Q P1b,c epl, keré skuečně vezme čás b,c přehříváku P1 (1.-36) Q ZT epl, keré skuečně vezmu závěsné rubky (1.-51) 13. VÝPOČET IV. TAHU KOTLE IV ah, je psledním ahem h kle. Nebsahuje již membránvu sěnu (výparník) ani závěsné rubky. Tvří jej puze plechvá šacha, ve keré jsu zavěšeny jednlivé rubkvé svazky na nechlazených závěsech a vsupní svazek přehříváku P1 a svazky eknmizéru. Při výpču bude en ah aké rzdělen na dvě čási viz. kapily 14 a Návrh gemerických paramerů IV. ahu kle Rzměr A je shdný s saními ahy j. 3,6m. Šířka kanálu IV ahu je vlena z knsukčníh hlediska B IV.ah 3,1m, z důvdu nunsi umísění průlezů a parních fukvačů. Na Obr.13 jsu y rzměry zaznačeny a dále je zde znázrněn rzlžení jednlivých rubkvých svazků. 105

107 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.13 chemaické znázrnění IV. ahu se základními rzměry 14. VÝPOČET 1. ČÁTI IV. TAHU Vzhledem k mu, že IV. ah se skládá puze z plechvé šachy s rubkvými svazky, dpadají výpčy membránvé sěny a závěsných rubek. První čás IV. ahu se edy skládá puze ze vsupníh svazku priprudéh přehříváku P1. 106

108 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Návrh gemerických paramerů 1.čási IV. ahu Gemerie šachy byla zvlena již v kapile Jednlivé gemerické paramery čási přehříváku P1a jsu zaznamenány v Tab.14 a znázrněny na Obr. 14. Tab.14 Gemerické paramery čási přehříváku P1a název značka veliks jednka Pče rubek v jedné řadě n 36 - Vnější průměr rubky D 0,0318 m Vniřní průměr rubky d 0,038 m Tlušťka sěny 0,004 m Délka rubek l e,8 m Příčná rzeč s 1 0,1 m Pdélná rzeč s 0,15 m Pče řad rubek z 10 - Rychls prudění páry v přehříváku by měla bý v rzmezí 1 30 m.s, vlím uspřádání rubek jak dvjhad, j. z 1. Rychls spalin bude zknrlvána pzději. řední epla spalin v 1. čási IV. ahu IVin + P1 / IVu sř 36,5 C (14.1) kde: 387 C je epla spalin na výsupu z 3. čási III. ahu P 1/ IVin P3 / IIIu viz. kapila 1..4 P1/IVu epla spalin na výsupu z 1. čási IV. ahu Vlba eply spalin na výsupu z 1. čási IV. ahu: Na výsupu z 1. čási IV. ahu vlím eplu spalin P1/IVu 338 C. knrla é zvlené eply bude prvedena na knci výpču 1. čási IV. ahu vělý průřez pr spaliny: F A BIV.ah - D le n 3,6 3,1-0,0318,8 36 7,955 m (14.1-) kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. B IVah šířka spalinvéh kanálu IV. ahu viz. kapila 13.1 D vnější průměr rubky přehříváku P1a viz. Tab.14 l e efekivní délka rubek přehříváku viz. Tab.14 n pče rubek přehříváku v jedné řadě viz. Tab

109 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.14 Rzměry přehříváku P1a 108

110 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn Tepelný výpče čási přehříváku P1a Tepelné spády pužié pr výpče čási přehříváku P1a jsu znázrněny na Obr.14-. V Tab.14- jsu uvedeny paramery páry v é čási přehříváku a v Tab dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry. Obr.14- epelné spády v 1. čási IV. ahu Tab.14- Vsupní a výsupní paramery páry v čási přehříváku P1a Vsup Výsup řed epla C P1in 66,4 P1 95 sř 80,7 lak MPa p P1in 4, p P1 4,16 p sř 4,18 měrný bjem m 3.kg v P1in 0,0499 v P1 0,0555 v sř 0,058 enalpie kj.kg i P1in 849,50 i P1 941,635 Tab.14-3 Dynamická viskzia, měrná epelná kapacia a sučiniel epelné vdivsi páry Dynamická viskzia h 18, kg.m.s Měrná epelná kapacia Cp 3,150 kj.kg.k učiniel epelné vdivsi l 50, W.m.K 109

111 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn učiniel přesupu epla knvekcí při pdélném prudění (ze srany media) a P a P k l æ w PP d ö 0,03 ç d è n ø 50, ,03 0, ,8 Pr 0,4 C æ1,94 0,038 ö ç -6 è 1, ø 179,175 - W m K kde: w PP je rychls prudění páry v čási přehříváku P1a d vniřní průměr rubek čási přehříváku P1a viz. Tab.14 l sučiniel epelné vdivsi páry viz. Tab.14-3 n kinemaická viskzia páry viz. Tab.14-3 Pr Prandlv čísl viz. Tab.14-3 C, C l, C m pravné sučiniele 0,8 C C l 1,187 m 0, (14.) Rychls prudění páry v čási přehříváku P1a: Ta rychls je pžadvána v rzmezí 1 30 m.s, cž z výpču vyhvuje ( M P - M V ) vsř ( 8,333-0,5) 0,058 w pp 1,94 m s (14.-) F 0,03 p kde: M p je parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.14- F p průčný průřez pr páru průčný průřez pr páru: p d p 0,038 F P n z1 36 0,03 m 4 4 (14.-3) kde: jednlivé rzměry jsu uvedeny v Tab.14 a znázrněny na Obr.14 kinemaická viskzia: -6-6 n h vsř 18, ,058 1, m s (14--4) kde: h je dynamická viskzia viz. Tab.14-3 v sř měrný bjem pr sřední paramery páry viz. Tab.14- Prandlv čísl: -6 h c P , , Pr 1,187-3 l 50, kde: jednlivé paramery viz. Tab.14-3 (14--5) Opravné sučiniele C, C l, C m Hdny sanveny viz. [1] C 1 C l 1 C m 1 110

112 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn učiniel přesupu epla knvekcí pr příčné prudění (ze srany spalin) 0,65 l æ w P1/ IV D ö 0,33 a k 0, Cz Cs ç Pr D è n ø - 0,65 5,57 10 æ,930 0,0318 ö 0,33-0, 1 1 ç 0,659 39,409 W m K -6 0,0318 è 5,7 10 ø (14.-6) kde: C z je krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru C s krekční sučiniel na uspřádání svazku v závislsi na příčné rzeči w P1/IV rychls spalin v první čási IV. ahu D vnější průměr rubek čási přehříváku P1a viz.tab.14 l sučiniel epelné vdivsi spalin n kinemaická viskzia spalin Pr Prandlv čísl Krekční sučiniel na pče řad svazku v pdélném směru: Pče řad: vlen z 10 Pr z ³ 10 je krekční sučiniel C z 1 Krekční sučiniel na uspřádání svazku: Pměrná příčná rzeč: s 0,1 s 1 1 3,144 D 0,0318 (14.-7) Pměrná pdélná rzeč: s 0,15 s 3,931 D 0,0318 (14.-8) kde: s 1, s jsu rzeče rubek viz.tab.14 D vnější průměr rubky čási přehříváku P1a viz.tab.14 Vzhledem k mu, že s >, je krekční sučiniel na uspřádání svazku C s 1, viz. [1] Rychls spalin v 1.čási IV. ahu: OV M pv 73 + sř 4,978, ,5 w P1/ IV,930 F 73 7, m s (14.-9) kde: O V je bjem vlhkých spalin (3.14) M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) F svělý průřez pr spaliny (14.1-) sř sřední epla spalin (14.1) 111

113 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Výpče Prandlva čísla, kinemaické viskziy a sučiniele epelné vdivsi: Ty hdny jsu brány pr sřední eplu spalin sř 36,5 C a pr pměrný bsah vdní páry ve spalinách w 0, 171viz [1] H O Prandlv čísl: Pr Prsř M Pr 0,64 1,03 0,659 (14.0) kde: M Pr 1,03 je pravný keficien [1] Pr sř 0,64 sřední Prandlv čísl [1] Kinemaická viskzia: -6-6 n nsř M n 5, ,7 10 m s (14.1) kde: M n 1 je pravný keficien [1] n sř 5, sřední kinemaická viskzia [1] učiniel epelné vdivsi: l l sř M l 5, ,035 5,57 10 W m K (14.) kde: M l 1,035 je pravný keficien [1] l sř 5, sřední sučiniel epelné vdivsi [1] učiniel přesupu epla sáláním (ze srany spalin) Pr zaprášené spaliny plaí vzah dle [1]: a sal 5,7 10 5, a s + 1 a T 3 sř æ T ö z 1- ç T sř è ø Tz 1- T 0, ,43 (36,5 + 73,15) sř 4 3 æ 561,55 ö 1- ç è 36,5 + 73,15 ø 561, ,5 + 73,15 4 (14.3) 10,736 - W m K kde: a s je supeň černsi pvrchu sěn a supeň černsi prudu spalin při eplě prudu T sř sřední epla spalin v Kelvinech T z epla pvrchu nánsu na sraně spalin upeň černsi pvrchu sěn: Vlen viz. [1] a s 0,8 upeň černsi prudu spalin při eplě prudu: -k p s -0,79 a 1- e 1- e 0,43 kde: k.p.s je pická husa spalin (14.4) 11

114 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Opická husa spalin: k p s (k r + k m ) p s (6, ) 0,1 0,4 0,79 (14.5) p pk kde: k.r je sučiniel zeslabení sálání říamvými plyny k p.m pk sučiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi p 0,1 MPa lak v hniši s efekivní lušťka sálavé vrsvy učiniel zeslabení sálání říamvými plyny: æ 7, r ö H 73,15 O æ sř + ö k r ç,0 ç1-0,37 r ç 3,16 p s è 1000 ø è ø æ 7,8 16 0,174 ö ç + æ 36,5 + 73,15 ö,0 ç1-0,37 0,30 6,617 3,16 0,030 0,4 è ø è 1000 ø kde: r je bjemvý pdíl vdní páry ve spalinách (5.34) O H r bjemvý pdíl říamvých plynů ve spalinách (5.36) p parciální lak říamvých plynů ve spalinách (5.37) s efekivní lušťka sálavé vrsvy (14.6) Efekivní lušťka sálavé vrsvy: Pr svazky z hladkých rubek plaí vzah viz. [1]: æ 4 s1 s ö æ 4 0,1 0,15 ö 0,9 D ç 0,9 0,0318 ç 0,4 m (14.7) è p D ø è p 0,0318 ø s kde: jednlivé rzměry viz. Tab.14 učiniel zeslabení sálání ppílkvými čásicemi: Pr spalvání na ršu se en sučiniel neuvažuje viz. [1] Tepla pvrchu nánsu na sraně spalin: æ 1 ö M pv Q P1a 3 z sř + çe + 10 è a P ø æ 80,7 + ç0, è 1 ö, , ,175 ø 01, ,375 C (14.8) T z z + 73,15 88, ,15 561,55 K kde: sř je sřední epla pracvníh media v rubkách viz Tab.14- e 0,0015 sučiniel zanesení eplsměnné plchy a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (14.) Q P1a předběžné epl, keré vezme čás a přehříváku P1 eplsměnná plcha čási a přehříváku P1 113

115 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 učiniel zanesení eplsměnné plchy: Na základě knzulace a dpručení knzulana diplmvé práce beru pr výpče hdny sučiniele zanesení zjišěné z praxe. e 0,0015 m K W Předběžné epl, keré vezme čás a přehříváku P1: ( M P - M V ) Q P1a ( i P1 - i P1in ) M PV (8,333-0,5),0116 kde: M p je parní výkn kle M V mnžsví vsřikvané vdy (6.1-4) ( 941, ,50) 336,776 kj.kg M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) i P1, i P1in enalpie páry na vsupu a výsupu z přehříváku P1 viz. Tab.14- Teplsměnná plcha čási a přehříváku P1: kde: jednlivé rzměry jsu zaznamenány v Tab.14 (14.9) p D le n z z1 p 0,0318, ,404 m (14.-0) Celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin ( a + a ) 1 ( 39, ,736) 50,145 W m - K a w (14.) k sal kde: w 1 je sučiniel mývání plchy viz. [1] a k sučiniel přesupu epla knvekcí ze srany spalin (14.-6) a sál sučiniel přesupu epla sáláním (14.3) učiniel prsupu epla Pr přehříváky páry a spalvání uhých paliv plaí vzah viz. [1]: a 50,145 k 44,996 W m K (14.-) æ 1 ö æ 1 ö 1+ çe + a 1+ ç0, ,145 è a 179,175 P ø è ø kde: a je celkvý sučiniel přesupu epla ze srany spalin (14.) a p sučiniel přesupu epla ze srany páry (11.) e 0,0015 sučiniel zanesení Výpče přebné (ideální) plchy čási a přehříváku P1 3 ( Q P1 - Q P1b,c ) 10 ( 70,5 965,707) 1000 id 01,7 m (14.-3) k D 44,996 81,374 lg kde: Q P1 je epelný výkn přehříváku 1 (6.1-9) Q P1b,c epl, keré skuečně vezme čás b,c přehříváku P1 k sučiniel prsupu epla (11.-34) D lg sřední eplní lgarimický spád 114

116 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 řední eplní lgarimický spád: D C (14.-4) 1 P1/ IVin P1 D ,4 71,6 C (14.-5) P1/ IVu P1in D 1 - D 9-71,6 D lg 81,374 C (14.-6) D1 9 ln ln D 71,6 kde: i jsu jednlivé eply znázrněné na Obr Tepl, keré skuečně vezme čás a přehříváku P1 44,996 Q P 1a k D lg 01,404 81, , kw (14.-7) kde: k je sučiniel prsupu epla (14.-) eplsměnná plcha čási a přehříváku P1 (14.-0) D lg sřední eplní lgarimický spád (14.-6) Prcenuelní dchylka Prcenuelní dchylka by neměla bý věší než 3 % viz. [1] æ id ö æ 01,7 ö x ç1-100 ç ,09 % (14.-8) è ø è 01,404 ø kde: id je ideální plcha čási a přehříváku P1 skuečná eplsměnná plcha čási a přehříváku P1 Z výsledku vyplývá, že skuečná plcha čási a přehříváku P1 se d ideální plchy liší 0,09 %, cž pdmínce vyhvuje Přepče eply spalin na výsupu z 1.čási IV. ahu Pr hdnu enalpie na výsupu z 1. čási IV. ahu (14.-9) byla následně sanvena epla aprximací hdn z Tab.3-4. Ta epla činí P1/IV 337,95 C. Z čehž vyplývá, že zvlená epla 338 C s dsaečnu přesnsí vyhvuje. Enalpie spalin na výsupu z 1.čási IV. ahu: QP1/ IVu 4845,9 IP 1/ IVu 408,664 kj kg M,0116 (14.-9) pv kde: Q P1/IVu je epl spalin na výsupu z 1.čási IV. ahu M pv výpčvé mnžsví spálenéh paliva (4.3-5) Tepl spalin na výsupu z 1. čási IV. ahu: Q Q - Q 558, , ,9 kw (14.-30) P 1/ IVu P1/ IVin P1a kde: Q P1/IVin je epl spalin na vsupu d 1.čási IV. ahu Q P1a epl, keré skuečně vezme čás a přehříváku P1 (14.-7) 115

117 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Tepl spalin na vsupu d 1. čási IV. ahu Q I M 775,39, ,671 kw (14.-31) P 1/ IVin P1/ IVin pv kde: I P1/IVin 775,39 kj.kg je enalpie spalin na vsupu d 1.čási IV. ahu viz. Tab VÝPOČET. ČÁTI IV. TAHU Ve druhé čási IV. ahu kle jsu umísěny puze rubkvé svazky eknmizérů. Ty svazky jsu zavěšeny na nechlazených závěsech. Ek je aké uvažván jak priprudý výměník Návrh gemerických paramerů.čási IV ahu Rzměry šachy jsu shdné pr celý IV. ah a jsu navrženy v kapile Navržené gemerické paramery eknmizéru jsu uvedeny v Tab.15 a znázrněny na Obr. 15. Trubky jsu uspřádány za sebu. Vzhledem k mu, že rychls vdy v rubkách se vlí v rzmezí 0,4 1, m.s viz. [1] dchází k velmi řídkému zaplnění průřezu IV. ahu rubkami eknmizéru. Ten prblém řeším hnuím rubek v různých rvinách (hyb d bku a dlů) jak je znázrněn na Obr. 15. vazky eknmizéru vlím 4, z h 3 p 6 řadách a jeden p 1 řadách, edy celkvý pče řad 99. Tab.15 Gemerické paramery eknmizéru název značka veliks jednka Pče rubek v jedné řadě n - Vnější průměr rubky D 0,0337 m Vniřní průměr rubky d 0,037 m Tlušťka sěny 0,005 m Délka rubek l e,9 m Příčná rzeč s 1 0,08 m Pdélná rzeč s 0,08 m Pče řad rubek z 99 - Vlba eply spalin na výsupu z.čási IV. ahu: Na výsupu z. čási IV. ahu vlím eplu spalin P/IVu 130 C knrla a zdůvdnění é zvlené eply bude prveden na knci výpču. čási IV. ahu a v závěru. řední epla spalin ve. čási IV. ahu: IVin + P / IVu sř 34 C (15.1) kde: 338 C je epla spalin na výsupu z 1. čási IV. ahu P / IVin P1/ IVu viz. kapila P/IVu epla spalin na výsupu z. čási IV. ahu vělý průřez pr spaliny: IV.ah e ( n) 3,6 3,1-0,0337,9 ( ) 6,830 m F A B - D l (15.1-) kde: A je šířka hnišě viz. kapila 5. B IVah šířka spalinvéh kanálu IV. ahu viz. kapila 13.1 D vnější průměr rubky eknmizéru viz. Tab.15 l e efekivní délka rubek eknmizéru viz. Tab.15 n pče rubek eknmizéru v jedné řadě viz. Tab

118 Ing. Jiří Trávníček EI FI VUT Brn 011 Obr.15 Rzměry svazku eknmizéru 117