VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERITY OF TECHNOLOGY FAKULTA TROJNÍHO INŽENÝRTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGETICKÝ ÚTAV ENERGY INTITUTE PLYNOVÝ KOTEL NA PALOVÁNÍ MÍTNÍHO ZEMNÍHO PLYNU GA BOILER FOR LOCAL NATURAL GA COMBUTION DIPLOMOVÁ PRÁCE MATER' THEI AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE UPERVIOR doc. Ing. Zdeně ála, Cc. BRNO 07

2

3 Zadání diplomové práce Útav: Energeticý útav tudent: tudijní program: trojní inženýrtví tudijní obor: Energeticé inženýrtví Vedoucí práce: doc. Ing. Zdeně ála, Cc. Aademicý ro: 06/7 Ředitel útavu Vám v ouladu e záonem č./998 o vyoých šolách a e tudijním a zušebním řádem VUT v Brně určuje náledující téma diplomové práce: Plynový otel na palování mítního zemního plynu tručná charateritia problematiy úolu: Vypracujte tepelný výpočet a rozměrový návrh otle dle bližšího zadání na palování loálního zemního plynu Groningen, terý bude repetovat požadave na vyoou účinnot otle. Parametry otle 70 t/h, 6,7 MPa, 485 C Kotel je moderní ontruce, terá umožní provoz vyoým tepelným zatížením. Kotel řešte jao přetlaový dodatovým tahem e polečnou těnou e palovací omorou, onvečním výparníem a výhřevnými plochami ohříváu vody (EKO) a přehříváy páry regulací teploty páry dvěma vtřiy napájecí vodou. Cíle diplomové práce: Provét techiometricý a tepelný výpočet otle. Provét záladní rozměrový návrh otle. tanovte teplotu těny truby na výtupu páry z prvního vazu přehříváu za obratovou omorou v proudu palin. tanovit doaženou účinnot otle. tanovit diagram průběhu teploty pracovního média a palin. eznam doporučené literatury: DLOUHÝ, Tomáš. Výpočty otlů a palinových výměníů. Vyd. 3. V Praze: Naladateltví ČVUT, 999. IBN BALÁŠ, Mare. Kotle a výměníy tepla. Vyd.. Brno: Aademicé naladateltví CERM, 03. IBN Faulta trojního inženýrtví, Vyoé učení technicé v Brně / Technicá 896/ / / Brno

4 BUDAJ, Florian. Parní otle: podlady pro tepelný výpočet. 4. přeprac. vyd. Brno: Vyoé učení technicé, 99. ČERNÝ, Václav, Břetilav JANEBA a Jiří TEYLER. Parní otle. Praha: NTL-Naladateltví technicé literatury, 983. Technicý průvodce. Termín odevzdání diplomové práce je tanoven čaovým plánem aademicého rou 06/7 V Brně, dne L.. doc. Ing. Jiří Popíšil, Ph.D. ředitel útavu doc. Ing. Jarolav Katolicý, Ph.D. děan faulty Faulta trojního inženýrtví, Vyoé učení technicé v Brně / Technicá 896/ / / Brno

5 Zadání pro diplomovou práci V rámci využití průmylových zdrojů pro výrobu eletricé energie navrhněte: Plynový otel na palování mítního zemního plynu Groningen Parametry otle 70 t/h, 6,7 MPa, 485 C Vypracujte tepelný výpočet a rozměrový návrh otle na palování zemního plynu, terý bude repetovat požadave na vyoou účinnot otle. Kotel je moderní ontruce, terá umožní provoz vyoým tepelným zatížením. tanovte teplotu těny truby na výtupu páry z prvního vazu přehříváu za obratovou omorou v proudu palin. Kotel řešte jao přetlaový dodatovým tahem e polečnou těnou e palovací omorou, onvečním výparníem a výhřevnými plochami ohříváu vody (EKO) a přehříváy páry regulací teploty páry dvěma vtřiy napájecí vodou. Vyčílete doaženou účinnot otle. Práci doplňte o diagram průběhu teploty pracovního média a palin. Teplota napájecí vody je 0 C. Palivem jou: Zemní plyn: výhřevnot r Q i J/m N obah vodíu H 0,0 % obah duíu N 0,8 % obah oxidu uhlíu CO, % obah irovodíu H 0,0 % obah uhlovodíů: CH 4 83,5 % C H 6 3,6 % C 3H 8 0,7 % C 4H 0 0, % C 5H 0, % Teplota vzduchu oolí 5 C Teplota vzduchu před hořáy cca 90 C Teplota odchozích palin za otlem cca 87 C Diplomant: Zadal: Konzultant: Recenzent: Ondřej Kozá Ing. Miro Hudeče, Cc. Ing. Milan Ryšavý Ing. Miro Hudeče, Cc. V Brně

6

7 ABTRAKT Tato diplomová práce e zabývá tepelným výpočtem a rozměrovým návrhem otle na palování zemního plynu ohledem na vyoou účinnot otle. Obahuje techiometricý výpočet a výpočet technicých parametrů otle. Jou zde navrženy rozměry palovací omory. těžejní čát práce tvoří tepelný výpočet navržených teploměnných ploch. právnot výpočtu je ověřena tepelnou bilancí celého otle. KLÍČOVÁ LOVA Plynový otel, zemní plyn, pára, paliny, vyoá účinnot, přehřívá, membránová těna ABTRACT Thi Mater thei deal with a thermal calculation and dimenional deign of team boiler for natural ga combution with repect to the high efficiency of the boiler. It include toichiometric calculation and calculation of technical pecification of the boiler. Dimenion of combution chamber are propoed. The crucial part of thi thei include thermal calculation of deigned heat-exchanging urface. The heat balance of the whole boiler i made to verify the reult. KEY WORD Ga boiler, natural ga, team, flue ga, high efficiency, uperheater, membrane wall BIBLIOGRAFICKÁ CITACE KOZÁK, O. Plynový otel na palování mítního zemního plynu. Brno: Vyoé učení technicé v Brně, Faulta trojního inženýrtví, Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Zdeně ála, Cc..

8

9 ČETNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jem ji amotatně použitím uvedené literatury a na záladě odborných onzultací. V Brně dne 7. větna

10

11 PODĚKOVÁNÍ Děuji Ing. Miro Hudečovi, Cc. za cenné rady a připomíny poytnuté během odborných onzultací. Dále děuji doc. Ing. Zdeňu álovi, Cc. za vedení diplomové práce. Taé bych tímto rád poděoval vé rodině za obrovou podporu po celou dobu tudia.

12

13 OBAH Úvod 7 techiometricé výpočty 8. Objemy lože palin vznilých při techiometricém palování 9. Objemy lože palin při palování přebytem vzduchu α =,05 3 Roný bod palin 3 4 Tepelné ztráty otle a účinnot 4 5 Výrobní teplo páry a množtví přivedeného paliva 5 6 Výpočet palovací omory (ohniště) 6 6. Návrh palovací omory 6 6. Tepelný výpočet ohniště 7 7 Návrh teploměnných ploch 3 7. Návrh teploměnných ploch na traně média 3 7. Tepelný výon na traně pracovního média Návrh druhého tahu otle 33 8 Mříž oučinitel přetupa tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel protupu tepla a tepelný výon 37 9 Obratová omora Závěné truby oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon 4 9. Membránová těna Tepelná bilance 4 0 Oblat přehříváu PII Přehřívá PII oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon Závěné truby oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon Membránová těna oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel protupu tepla a tepelný výon Tepelná bilance Výpočet teploty těny truby oučinitelé přetupu tepla α, αp Tepelný to Teplota těny truby 56 3

14 Oblat přehříváu PIII 57. Přehřívá PIII 57.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 58.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon 6. Závěné truby 6.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 6.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon 64.3 Membránová těna oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel protupu tepla a teplený výon 65.4 Tepelná bilance 66 Oblat přehříváu PI 67. Přehřívá PI 67.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 68.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon 7. Závěné truby 7.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 7.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon 74.3 Membránová těna oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel protupu tepla a tepelný výon 75.4 Tepelná bilance 76 3 Protor pod PI Závěné truby oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média oučinitel protupu tepla a tepelný výon Membránová těna Tepelná bilance 8 4 Oblat onveční čáti výparníu 8 4. Konveční čát výparníu oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin Reduovaný oučinitel přetupu tepla na traně palin oučinitel protupu tepla a tepelný výon Membránová těna Tepelná bilance 86 4

15 5 Eonomizér oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin Reduovaný oučinitel přetupu tepla na traně palin oučinitel protupu tepla a tepelný výon 9 5. Tepelná bilance 9 6 Ohřívá vzduchu oučinitel přetupa tepla onvecí na traně palin oučinitel přetupu tepla onvecí na traně vzduchu oučinitel protupu tepla a tepelný výon Tepelná bilance 98 7 Kontrola výonu otle Účinnot otle Pilový diagram 0 8 Závěr 0 9 eznam použitých zdrojů 03 0 eznam použitých zrate a ymbolů 04 eznam příloh 08 5

16

17 ÚVOD Cílem diplomové práce je provét tepelný výpočet a rozměrový návrh otle palující zemní plyn. Parametry otle jou dány parním výonem 70 t/h a výtupními parametry páry 485 C a 6,7 MPa. Kotel je moderní ontruce umožňující provoz vyoým tepelným zatížením a doahující vyoé účinnoti. Je řešený jao přetlaový bubnový dodatovým tahem e polečnou těnou e palovací omorou. těny otle jou realizované jao membránová těna zajišťující jejich efetivní chlazení. Zemní plyn je palován pomocí dvou horizontálních hořáů umítěných nad ebou. Po pálení přiváděného paliva ve palovací omoře proudí vznilé paliny pře mříž do druhého tahu. V druhém tahu jou na závěných trubách zavěšeny tři vazy přehříváů. Ve podní čáti tahu je ituována onveční čát výparníu doplňující výparníový ytém membránových těn palovací omory a druhého tahu. Teplota páry u přehříváů je regulovaná dvěma vtřiy napájecí vody. paliny v poledním tahu otle proudí pře tři vazy eonomizéru a ohřívá vzduchu a poté odchází paliny do omína. Zemní plyn řadíme do upiny velmi vyoce výhřevných plynů. Groningený zemní plyn obahuje vyšší podíl duíu a oxidu uhličitého. Jedná e o plyn těžený v nizozemé provincii Groningen. palováním zemního plynu vzniá ve rovnání pevnými a apalnými palivy daleo méně šodlivin. Obah prachu ve palinách je zanedbatelný, emie oxidu uhelnatého a uhlovodíů jou výrazně nižší než u otatních paliv. Nižší jou i obahy oxidů duíu a oxidu uhličitého ve rovnání otatními palivy [3]. Při výpočtech je potupované podle doporučené literatury [], na záladě odborných onzultací byl doporučen tvar otle a rozdělení tlaů v teploměnných plochách. Fyziální charateritiy palin jou určeny ze ript [] a parametry pracovního média využitím [4]. 7

18 TECHIOMETRICKÉ VÝPOČTY Jao palivo je uvažován groningený zemní plyn o výhřevnoti J mn 3 a ložení uvedeného v tabulce -. Pro výpočty jou použity fyziální vlatnoti vzduchu pro podmíny provozu zmíněné v tabulce -. Tab. - ložení zemního plynu x o x [%] H 0,0 N 0,8 CO, H 0,0 CH 4 83,5 C H 6 3,6 C 3H 8 0,7 C 4H 0 0, C 5H 0, Minimální objem ylíu potřebný pro doonalé pálení mn 3 plynu O n 0, 5o 0, 5o m ocmhn o (.) O min H CO 4 O , 5 0 0, 5 0 0,835 0, , ,00 5 0, OO min 0 O, O min 85 m 3 N m 3 N Minimální objem uchého vzduchu potřebného pro doonalé pálení mn 3 plynu O,85 0, O min 3 3 O V min 8, 89 mn mn (.) 0, Tab. - Fyziální vlatnoti vzduchu Relativní vlhot vzduchu 60 % Tla oolí p c Pa Tla yté páry 389, Pa '' p Podíl vodní páry na m 3 uchého vzduchu '' p ,,0 00 '' pc p , (.3) Minimální objem vlhého vzduchu pro doonalé pálení mn 3 plynu 3 3 O O,0 8,89 8, m m VV min Vmin 995 N N (.4) Objem vodní páry ve vlhém vzduchu V 3 3 O O O 8,995 8,89 0, m m (.5) H O VV min V min 76 N N 8

19 . Objemy lože palin vznilých při techiometricém palování Objem oxidu uhličitého OCO o 0,994 0,0003 CO o CO mocmhn OV min (.6) O O 0,0 0, ,835 0,036 30,007 40,00 50,00 0,0003 8, 89 CO CO 0,949 m 3 N m 3 N Objem duíu 3 3 O N o 0,7805 min 0,08 0,7805 8,89 6, 99 N O V mn mn (.7) Objem argonu 3 3 O Ar oar 0,009 OV min 0 0,009 8,89 0, 083 mn mn (.8) Výledný objem uchých palin 3 3 O min oco on oar 0,949 6,99 0,08 8, 0 mn mn (.9) Objem vodní páry ve palinách po techiometricém pálení plynu n V O o o o O (.0) O H O H O H O H C H H O m n ,835 0,036 0,007 0,00 0,00 0,76,998 m Minimální objem vlhých palin 3 3 O V min O min OH O 8,0,998 0, 0 mn mn (.) 3 N m 3 N Tab. -3 Hutota plynů 3 ρ i [g m N ] Ar,78385 N,5047 CO,9768 vodní pára 0,8058 uchý vzduch,979 Hutota vzduchu OV V ( ) O VV O VV 8,89,979 (, ) 8,89 0,8058 8,995 min Vmin H O,83 g m VV min 3 N Hutota techiometricých palin Oi i O i CO CO O V min O V min N N O O V min Ar Ar O HO HO (.) (.3) 0,949,9768 6,993,5047 0,08,78385,9984 0,8058 3, g mn V min 349 0,0 9

20 Hutota palin přebytem vzduchu,05 OV min V min ( ) OVV min VV 0,0,349 (,05 ) 8,995,83 V O ( ) O 0,0 (,05 ) 8,995 (.4) V min VV min V,37 g m 3 N Tab. -4 Měrná entalpie lože palin 3 i t [J m N ] t [ C] CO N Ar H O uchý vz ,6 3,53 3,3 39, 3, ,5 93,07 50,6 3, ,5 59, ,5 66, ,8 39, 78,8 46,8 40, ,9 56,7 37,7 65,9 54, , ,7 794,5 684, ,3 557,3 968,8 89, ,3 650, , , , ,

21 entalpie palin [J m N 3 ] Plynový otel na palování mítního zemního plynu Tab. -5 I-t tabula palin t I min I Vmin I α = I min + (α-) I Vmin [J m N 3 ] [ C] [J/m N3 ] [J/m N3 ] α= α=,05 α=, α=,5 α=, ,95 94,39 346,95 36, , ,07 405, ,06 93,33 375,06 434, , ,05 63, ,896 40, , , ,03 340, , , ,96 49, ,63 458, , , , , , ,6 684, , , , ,45 7, , ,68 837,9 8445, , ,6 8766,849 94,07 955, ,93 064, ,6 888, ,6 0800,59 4,0 683,44 4, ,63 09,7 987,63 497,4 3006,85 356,46 406, , ,94 45,4 4804, ,54 596, ,0 994,5 534,0 5990, ,46 790,9 7939, ,8 443, ,8 7777, ,5 90,33 994, ,59 586,9 8799,59 959,7 0385,8 78,93 97, ,8 730,73 056,8 46,7 9,5 357,79 403, ,6 8768,5 338,6 377,0 45,45 553,88 609, ,95 044,83 433,95 546,9 658,43 770,68 88, ,56 7, , ,65 830,73 96,8 3030, , 4703,56 965, 30850,8 3085, , , ,37 77, , ,5 3609, , , I-t diagram palin paliny paliny,05 paliny, paliny,5 paliny, vzduch teplota palin [ C] Obr. - I-t diagram palin

22 . Objemy lože palin při palování přebytem vzduchu α =,05 Objem vodní páry O O ) O H O H O V ( H O, ,05 0,76,007 m m Objem oxidu uhličitého OCO OCO ( ) OV min 0,0003 0,949,05 8,89 0,0003 0, 949 m Objem duíu O O ( ) O N N Objem argonu O O ( ) O Ar Ar V Objem ylíu O O ( ) O O O V N 3 3 m 3 3,05 8,89 0,7805 7, m m min 0,7805 6, ,05 8,89 0,009 0, m m min 0,009 0, V 3 3,05 8,89 0, 0, m m min 0, Celový objem uchých palin O O O O O 0,949 7,3354 0,0859 0,096 8,464 m CO N Ar Celový objem vlhých palin O O O 8,464,007 0,47 m V H O O 3 N m 3 N N N N N N N 3 N N m N N 3 N (.5) (.6) (.7) (.8) (.9) (.0) (.)

23 3 RONÝ BOD PALIN Poud v palivu není obažena íra, dochází e ondenzaci vodní páry. Roný bod odpovídá teplotě ytoti vodní páry při parciálním tlau vodní páry ve palinách. Roný bod palin t r t 3,66 r X ú A r třední zdánlivá molová hmotnot uchých palin M M M i xi M N xn M CO xco M O x O i M 8 0, , 3 0,0 39,9 0,0 9,96 g mol Ar x Ar (3.) (3.) Univerzální plynová ontanta R m 834 J mol K Měrná plynová ontanta uchých palin R 834 m r 77,5 J g K v M 9,96 (3.3) Měrná plynová ontanta vodní páry r 46 p J g K dle [] Měrná vlhot M x H O x 8 0,9 0,5g g. v. 9,96 M H O Parciální tla vodní páry dle [] x pc 0, p p 5663, 88 Pa rv 77,5 x 0,5 r 46 p (3.4) (3.5) Teplota yté páry odpovídající parciálnímu tlau vodní páry t 54, 87 C Roný bod palin t r t 54, 87 C 3

24 4 TEPELNÉ ZTRÁTY KOTLE A ÚČINNOT Reduovaná výhřevnot Q i red r Qi i pv Qcz (4.) i pv Q cz Q cz fyzicé teplo paliva - zanedbáváme teplo přivedené cizím zdrojem I 30C VZ I 5C VZ 60 J m 3 N (4.) Q i red J m 3 N Ztráta citelným teplem palin (omínová) Z I t, I Q i red VZ (4.3) Entalpie palin při teplotě t = 87 C a přebytu vzduchu I 87C, 48,85 J m 3 N,05 za otlem Entalpie tudeného vzduchu I 5C VZ 94,3 J m 3 N Z 48,85,05 94,3 0, Ztráta chemicým nedopalem Z CO 0,6 mgco O ( O ) Q ref min ired (4.4) mgco 00 mg m eminí limit CO dle [] 3 N O ref 3 % obah ylíu pro referenční tav palin dle [] Z CO 0,6008,0 0,0008 ( 3) Ztráta áláním a vedením tepla do oolí Z 0,007 graficy odečteno z [] v Ztráta nepočitatelná Z 0,0003 určeno na záladě zušenoti dodavatelé polečnoti N Účinnot otle Z ZCO Z v Z N 0,08 0,0008 0,007 0,0003 0,9687 (4.5) 4

25 5 VÝROBNÍ TEPLO PÁRY A MNOŽTVÍ PŘIVEDENÉHO PALIVA Neuvažování odluhu, odběru yté páry a abence mezipřihříváů zjednodušuje vztah pro výpočet výrobního tepla páry. Výrobní teplo páry (celový tepelný výon otle) Q v M pp ( i pp inv ) (5.) Hmotnotní to přehřáté páry M pp 70 t h Entalpie přehřáté páry i pp f ( p pp, t pp 47, g ) Entalpie napájecí vody f (6,7 MPa, 485 C) 3378,48 J g i nv f ( p nv, t nv ) f (7,483 MPa, 0 C) 508,99 J g Q v 47, (3378,48 508,99) 35507, W Tepelný příon paliva Q P v , 39886, 0,9687 W (5.) Množtví přivedeného paliva M pal Q Qv ,9687 i red 35507, 3 4,7 mn (5.3) Výpočtové množtví páleného paliva M pv e rovná množtví palivu přivedeného do otle, protože nedochází e ztrátě mechanicým nedopalem. Množtví páleného paliva M pv M 4,7 m (5.4) pal 3 N 5

26 6 VÝPOČET PALOVACÍ KOMORY (OHNIŠTĚ) palovací omora je protor, do něhož je hořáy přiváděn palovací vzduch a palivo, teré zde hoří a uvolňuje e přitom teplo. Jde o tepelně nejexponovanější čát otle a jeliož je palovací omora z větší čáti zaplněna plamenem nechává e jao zcela volný protor. těna je realizovaná jao plynotěná membránová těna. těna palovací omory tvoří záadní čát výparníového ytému []. Cílem výpočtu je tanovení třední teploty palin na výtupu z ohniště. Z celového užitečného tepla uvolněného v ohništi e tanoví teplota nechlazeného plamene a dále odhadneme teplotu na výtupu z ohniště. Pomocí čtyř podobnotních charateriti ohnišť e tanoví teplota palin na onci ohniště. Po něolia iteracích lze doáhnout rozdílu menšího než C. 6. Návrh palovací omory Obr. 6- Zjednodušené chéma palovací omory Objem palovací omory V o 0,5,8,6 9,5 4,56 9,5 49,7 m 3 (6.) Objemové tepelné zatížení ohniště r M pal Qi 4, qv 83,4 W m V 49,7 (6.) o 6

27 Průřezové tepelné zatížení ohniště r M pal Qi 4, q 36,6 W m 9,5 4,56 (6.3) o Proječní povrch těn ohniště 0,5,8 t (,6 0,5) 4,56 (,6 0,5) 9,5 4,569,5,339,5 (6.4) t 40,63 m Plocha dvou hořáů H,65 m Účinná álavá plocha těn ohniště ú 399,98 m oučinitel tepelné efetivnoti těn x Úhlový oučinitel oálání pro membránové těny x oučinitel zaneení těn ohniště pro plynné palivo 0, 65 dle [] 0,65 0,65 (6.5) 6. Tepelný výpočet ohniště Teplota nechlazeného plamene Celové užitečné teplo uvolněné v ohništi Q u Q ( Z ) Q i red CO V Q Teplo přivedené horým vzduchem cz (6.6) 90C 3 QV IVZ 7, J mn (6.7) Entalpie horého vzduchu I 073,43 J m ; přebyte vzduchu, 05 90C VZ 3 N Q u ( 0,0008) 7, ,67 J m 3 N Entalpie nechlazeného plamene v případě otle bez recirulace t, I np np Q u 34597,67 J m 3 N Teplota nechlazeného plamene t np 994, 36 C určeno pomocí tabuly -5 (6.8) 7

28 oučinitel M M 0,54 0, x pl (6.9) Poloha maximální teploty plamene x pl x h x (6.0) Poměrná výša hořáů h xh h h o h h 3, 85 m výša hořáů (6.) h o,60 3,75 9, 75 m výša ohniště (6.) 3,85 x h 0,4 9,75 x 0, orece x pl M 0,4 0, 0,5 0,54 0, 0,5 0,44 Boltzmannovo čílo ( Z Bo 5,680 o v ) M pv t ( O c ) o (73 t np ) 3 (6.3) třední tepelná jímavot palin v ohništi ( O c ) o Q t u np I to, t o (6.4) Odhadovaná teplota palin na výtupu z ohniště t o 6, 5 C Entalpie palin na výtupu z ohniště pro, 05 t, I o 0739, J m 3 N ( O c ) o 34597, , 8,936 J m 994,36 6,5 3 N C 8

29 Poměrná ztráta áláním a vedením tepla do oolí připadající na ohniště o Z v 0,007 ( 0,007) 4,78,936 Bo 5,680 0,65 40,63(73994,36) 3 0,4545 tupeň černoti ohniště a o a pl a pl ( a pl ) tupeň černoti plamene a pl m a ( m) a v tupeň černoti vítivé čáti plamene a v e ( r ) p z tupeň černoti nevítivé čáti plamene a n e r p n (6.5) (6.6) (6.7) (6.8) oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny,49 5, r r p H O t,0 0,37 Objemové podíly tříatomových plynů ve palinách r r H O H O ( ) ( ) O V min v ( ) O VV min VV min o 73,5 r 000,998 (,0 ) (,05 ) 8,995 0,0 (,05 ) 8,995 O RO O O V min O CO O O ( ) OVV min 0, ,0 (,05 ) 8,995 0,09 0,9 (6.9) (6.0) (6.) r r H r 0,9 0,09 O RO 0,8 (6.) Účinná tloušťa álavé vrtvy Vo 49,7 3,6 3,6 4, 405 m 40,63 t Tla v ohništi p 0, 03 MPa Parciální tla tříatomových plynů ve palinách p r p 0,8 0,03 0, 09 MPa (6.3) (6.4) 9

30 r,49 5,0,9 6,5 73,5,0 0,37 0,8,058 0,09 4, oučinitel zelabení álání čáticemi azí o z 0,306( ),6 0, 5 t 73,5 000 C H Poměr obahu uhlíu a vodíu pro původní vzore r r (6.5) C H r z r m , m n i n i i C H 0, 83,5 3,6 0,7 0, 0,, 74 6,5 73,5 0,306(,05),6 0,5,74, (6.6) a v e ( r z ) p e (,058,55) 0,034,405 0,694 a n e r p e,058 0,03 4,405 0,38 oučinitel zaplnění ohniště vítivým plamenem m 0, a pl m a v ( m) a 0, 0,694 ( 0,) 0,38 0,4 n a o a pl a pl ( a pl 0,4 0,59 ) 0,4 ( 0,4) 0,65 Teplota na onci ohniště t o tnp 73,5 994,36 73,5 73,5 73,5 6, 5C 0,6 0,6 ao 0,59 M 0,44 Bo 0,4545 (6.7) Vypočtená teplota palin na výtupu z ohniště je hodná odhadovanou teplotou. Entalpie palin na onci ohniště,05 I o 0739,7 J m 3 N Teplo předané v ohništi do výparníu o Qo M ( Z ) ( Q I ) 4,7 ( 0,007 ) (34597, ,7) 57644, 3 W (6.8) pv v třední tepelné zatížení těn ohniště u o Qo 57644,3 qt 44, W m (6.9) 40,63 ú 30

31 7 NÁVRH TEPLOMĚNNÝCH PLOCH 7. Návrh teploměnných ploch na traně média V náledující tabulce jou uvedeny parametry média na vtupu a výtupu u jednotlivých teploměnných ploch otle. Mezi přehříváy PIII a PII, repetive PII a PI jou umítěny vtřiy, teré louží regulaci teploty páry na požadovanou teplotu. Tab. 7- Parametry pracovního média u jednotlivých teploměnných ploch Teploměnná plocha Tla [bar] Teplota [ C] Entalpie [J g ] Přehřívá PIII výtup ,48 vtup ,4 Přehřívá PII výtup ,08 vtup 69, ,8 Přehřívá PI výtup 69, ,79 vtup ,88 Závěné truby výtup ,88 vtup 7 87,74 769,93 Výparní výtup 7 87,74 769,93 vtup 7 87,74 77,65 Eonomizér výtup ,49 vtup 74, ,9 Vtřiy jou realizovány pomocí napájecí vody. Vtři, označený jao V, mezi přehříváy PII a PIII louží regulaci výtupní teploty páry. Vtři V mezi přehříváy PI a PII udržuje ontantní teplotu výtupní páry. Tím je zaručeno dodržení požadavů ladených na materiál trubového vazu přehříváu. Výpočet vtřiu V M M pp ip in M p ipout MV 3 i (7.) p pp V Obr. 7- chéma vtřiu V nv M M (7.) M V M pp 0, 303 g ( i i ) (508,9 366,08) ( ip3 in ipout ) 47,(348,4 366,08) nv pout (7.3) M p 47, 0,303 46, 9 g 3

32 Výpočet vtřiu V M M p i p in M p i p out M V i (7.4) nv M M (7.5) p p V M p ( ipin ip out ) 46,9(893,8 303,79) MV, 435 g ( i i ) (508,9 303,79) (7.6) M p nv pout 46,9,435 44, 485 g 7. Tepelný výon na traně pracovního média Ze zvolených hodnot z tabuly 7- a pomocí počítaných hmotnotních toů v jednotlivých teploměnných plochách můžeme určit tepelný výon na traně média. Výon přehříváu PIII QP M i i ) 47, (3378,48 348,4) 64, 37 W (7.7) 3 pp ( p3out p3in Výon přehříváu PII QP M i i ) 46,9 (366,08 893,8) 749, 38 W (7.8) p ( pout pin Výon přehříváu PI QP M i i ) 44,485 (303,79 834,88) 8403, 38 W (7.9) p ( pout pin Výon závěných trube Q M ( i i ) 44,485 (834,88 769,93) 889, W (7.0) zav p zavout zavin 57 Výon výparníu Q M ( i i ) 44,485 (769,93 08,49) 77467, W (7.) VYP p VYPout EKOout 9 Výon eonomizéru Q M ( i i ) 44,485 (08,49 508,9) 33, W (7.) EKO p EKOout EKOin Kontrola: výrobní teplo páry Q Obr. 7- chéma vtřiu V Q Q Q Q Q Q 35507, W (7.3) Celový P3 P P zav VYP EKO 3

33 7.3 Návrh druhého tahu otle paliny proudí do druhého tahu otle ze palovací omory rze mříž, terá je v podtatě rozvolněnou membránovou těnou palovací omory. paliny dále proudí obratovou omorou a náledně předávají teplo přehříváu PII. Přehřívá PII je protiproudý a zpracovává největší entalpicý pád. Pod přehříváem PII je umítěný ouproudý přehřívá PIII a protiproudý přehřívá PI. Přehříváy jou zavěšeny na třech řadách závěných trube, teré ončí v protoru pod přehříváem PI. Všechny přehříváy jou ze vazu hladých trube upořádaných za ebou. Ve podní čáti tahu e nachází onveční čát výparníu ládající e ze vazu žebrovaných trube. Rozměry druhého tahu byly tanoveny na 5,7 4,56 m (b š). Obr. 7-3 chéma druhého tahu otle 33

34 8 MŘÍŽ Mříž palovací omory je rozvolněná membránová těna, pře terou proudí paliny do druhého tahu otle. Při výpočtu uvažujeme příčné obtéání vazu trube upořádaných vytřídaně. Teplota palin na onci ohniště: to = 6,5 C Předpoládaná teplota palin za mříží: t = 03,66 C Tab. 8- Parametry mříže Vnější průměr trube D 0,0603 m Příčná rozteč 0,4 m Podélná rozteč 0,0 m Počet trube příčně z 9 Počet řad podélně z 3 Počet trube celově n tr 56 Výša mříže l M 3,75 m Šířa palinového análu š 4,56 m Obr. 8- chéma mříže palovací omory Průtočný průřez M š lm nnr D lm 4,56 3,75 9 0,0603 3,75,8 m (8.) třední teplota palin t t to t 6,503,66 33, 09 C (8.) Rychlot palin w p O V M M pv 73,5 t 73,5 t 0,474,7 73,533,09 8,8 m,8 73,5 (8.3) 34

35 8.. oučinitel přetupa tepla onvecí na traně palin 0,6 wp D 0,33 Cz C Pr (8.4) D Koreční oučinitel na počet řad vazu v podélném měru 0,0 0,0 C z 4 z 3, 43 3, 0,89 (8.5) Poměrná příčná rozteč 0,4 3,98 (8.6) D 0,0603 Poměrná podélná rozteč 0,,66 (8.7) D 0,0603 Poměrná úhlopříčná rozteč 0,5 0,5 3,98,66,59 (8.8) 3,98,87 (8.9),59 Koreční oučinitel na upořádání vazu 0, 0, C 0,34 0,34,87 0,36 (8.0) Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin 0,9 W m K tř ; oreční oučinitel M, 05 M 0,9,05 0,35 W m K tř (8.) Kinematicá viozita tř 0,0009 m ; oreční oučinitel M, 04 tř M 0,0009,04 0,0007 m (8.) Prandtlovo čílo Prtř 0,557 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,557,045 0,58 (8.3) C z C 00,0 W m 0,6 wp D D K Pr 0,33 0,890,36 0,35 8,80,0603 0,0603 0,0007 0,6 0,58 0,33 35

36 8.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (8.4) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T tt 73,5 33,09 73,5 506, 4 K (8.5) Abolutní teplota zaneeného povrchu T z t t 73,5 87, ,5 585, 89 K (8.6) tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Efetivní tloušťa álavé vrtvy 4 4 0,40, 0,9 D 0,9 0,0603 0, 40 m D 0,0603 oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3,6 000 r 7,8 6 0,9 506,4,0 0,37 0,8 3,85 3,6 0,09 0, Opticá hutota palin p 3,85 0,03 0,40 0,59 m tupeň černoti proudu palin a e p e 3,850,030,40 0,47 (8.7) (8.8) (8.9) (8.0) al 5, ,89 0, ,4 0,47506,4 585,89 506,4 3,6 40,85W m K 36

37 8..3 oučinitel protupu tepla a tepelný výon Výledný oučinitel přetupu tepla na traně palin al (8.) oučinitel omývání plochy 00,0 40,85 40,87 W m oučinitel protupu tepla oučinitel tepelné efetivnoti těn 0,85 K (8.) 0,85 40,87 9,74 W m K třední logaritmicý teplotní pád T M t t t ln t (8.3) Obr. 8- Teplotní pád mříže t to t 6,5 87,74 974, 77 C (8.4) t t t 03,66 87,74 95, 9 C (8.5) t t 974,77 95,9 T M 945, 04 C t 974,77 ln ln t 95,9 Plocha mříže M D lm ntr 0,0603 3, ,78 m (8.6) Tepelný výon přijatý mříží QM T 9,74 945,04 39,78 450, 75 W (8.7) M M Uvažujeme rovnot výonu teploměnné plochy a výonu na traně palin Entalpie odcházejících palin M pv io QM 4,7 0739,7 450,75 3 i 9659, 8J mn (8.8) M 4,7 pv Odpovídající teplota odcházejících palin ( využitím tabuly -5) t 03, 66 C 37

38 9 OBRATOVÁ KOMORA Obratová omora je protor navazující na mříž palovací omory a ahá až po první vaze přehříváu PII. V obratové omoře jou vile umítěny závěné truby, loužící pro zavěšení přehříváů nacházejících e pod obratovou omorou. V závěných trubách proudí pára hora dolů ouběžně e palinami, a proto při výpočtu uvažujeme ouproudé podélné proudění. Výpočet je zjednodušený výpočtem oučinitele protupu tepla pouze pro hlavní teploměnnou plochu tj. závěné truby. Náledný přijatý tepelný výon na traně membránové těny je určen pomocí poměru výhřevných ploch. Teplota palin na vtupu: t = 03,66 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 6,5 C 9. Závěné truby Tab. 9- Parametry závěných trube Vnější průměr D zav 0,038 m Tloušťa těny zav 0,007 m Počet trube n zav 87 třední déla l tr,95 m větlý průřez D F š b nzav 4 třední teplota palin t t 0,038 4 zav 4,565,7 87 3,93 m (9.) t t 03,66 6,5 65, 09 C Rychlot palin (9.) w p O V M F pv 73,5 t 73,5 t 0,47 4,7 73,5 65,09 9,6m 3,93 73,5 (9.3) 9.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,8 wp de 0,4 0,03 Pr (9.4) de Obvod průřezu análu š b n D 4,56 5,7 87 0,038 30, m O (9.5) zav zav 05 38

39 Evivalentní průměr 4 F 4 3,93 d e 3, 9 m O 30,05 (9.6) Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin tř 0,3 W m K ; oreční oučinitel,05 M M 0,3,05 0,9 W m tř K (9.7) Kinematicá viozita tř 0,00003 m ; oreční oučinitel,04 M tř M 0,00003,04 0,000 m (9.8) Prandtlovo čílo Prtř 0,573 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,573,045 0,599 (9.9) 0,9 9,63,9 0,03 3,9 0,000 0,8 0,599 0,4 0,4W m K 9.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (9.0) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T t 73,5 65,09 73,5 438, 4 K (9.) t Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz ttř _ p t 73, ,5 588, 5 K (9.) tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Objem álajícího protoru D V š b ltr nzav 4 Povrch álajícího protoru F t F t tr 0,038 4 zav 3 ltr 4,565,7,95 87,95 70,60 m (9.3) š l š b b l n D l (9.4) tr zav 4,56,95 4,56 5,7 5,7, ,038,95 36,70 m zav tr 39

40 Efetivní tloušťa álavé vrtvy V 70,60 3,6 3,6,86 m F 36,70 t oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny (9.5) 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3,6 000 r 7,8 60,9 438,4,0 0,37 0,8,8 3,6 0,09, Opticá hutota palin (9.6) p ( r ) p,8 0,03,86 0,348 (9.7) tupeň černoti proudu palin a e p e,80,03,86 0,94 (9.8) al 5, ,8 0,94438, ,5 438,4 588,5 438,4 3,6 7,9W m K 9..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média 0,8 p wp d z 0,4 0,03 p Pr (9.9) d z Vnitřní průměr truby d z D 0,038 0,007 0, 04 m (9.0) zav zav Tab. 9- Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Teplota páry na vtupu t in 87,7 C Teplota páry na výtupu t out 9,3 C třední teplota páry t tr_p 90 C třední tla páry p tr 7 bar Měrný objem páry v 0,07 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,065 W m K Kinematicá viozita ν 5,5 0 7 m Prandtlovo čílo Pr,543 40

41 Průtočný průřez trube d z 0,04 tr nzav 87 0,039 m 4 4 Rychlot páry v závěných trubách (9.) M p v 44,480,07 wp 30,39 m (9.) 0,039 p tr 0,065 30,390,04 0,03 0,04 5,50 0,8 0,4, , 8 7 W m K 9..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (9.3) 0,4 7,9 83,6 al W m K (9.4) oučinitel omývání plochy 0,8583,6 83,6 634,8 69,74W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (9.5) t t tin 03,66 87,7 95, 96 C (9.6) t t tout 6,5 9,3 834, C (9.7) t t 95,96 834, T 874, 45 C t 95,96 ln ln t 834, Obr. 9- Teplotní pád závěných trube 4

42 Teploměnná plocha závěných trube zav Dzav nzav ltr 0,038 87,95 30,64 m (9.8) Tepelný výon přijatý závěnými trubami Q T 69,74 874,45 30,64 868, W (9.9) zav zav 53 Tepelný to Q q zav zav, ,99 W m 30,64 9. Membránová těna Celová plocha membránové těny (9.30) m š b bltr, š 4,56 5,7 5,7,95, 4,56 65,6 m (9.3) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q q m 60,99 65,6 3973, W (9.3) m Tepelná bilance Celový výon v oblati obratové omory QC Qzav Qm 868, ,57 584, 09 W (9.33) V tepelné bilanci palin odečteme celový výon přijatý plochami v obratové omoře a zíáme entalpii odcházejících palin. Entalpie odcházejících palin M pv i QC 4,79659,8 584,09 3 i 859, 08 J mn (9.34) M 4,7 pv Této entalpii odpovídá teplota palin ( využitím tabuly -5) t 6, 5 C Teplota je hodná předpoládanou teplotou na výtupu z obratové omory. 4

43 0 OBLAT PŘEHŘÍVÁKU PII Hlavní teploměnnou plochou je přehřívá PII umítěný za obratovou omorou. Jde o příčně obtéaný protiproudý výmění tvořený 58 dvojhady. Přehřívá zpracovává největší entalpicý pád média. Výtupní teplota je regulována vtřiem V, teplota páry před vtupem do přehříváu PII je ilně ovlivněna vtřiem V. Vedlejší teploměnné plochy jou membránová těna palinového análu a řady závěných trube. Teplota palin na vtupu: t = 6,5 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 87,7 C Obr. 0- chéma oblati přehříváu PII 0. Přehřívá PII Tab. 0- Parametry přehříváu PII Vnější průměr D 0,05 m Tloušťa těny 0,004 m Počet trube n tr 58 Počet řad příčně z 9 Počet řad podélně z Příčná rozteč 0,5 m Podélná rozteč 0, m třední déla hadů l tr 5,05 m Teplota páry na vtupu: tin = 33 C Teplota páry na výtupu: tout = 440 C Obr. 0- Rozteče trube přehříváu 43

44 Průtočná plocha análu D 0,038 š b z ltr D nzav třední teplota palin t t zav 4,565,7 95,050,0587 6, m (0.) t t 6,5 87,7 998, 89 C (0.) Rychlot palin w p O V M pv 73,5 t 73,5 t 0,474,7 73,5 998,89,35 m 6,46 73,5 (0.3) 0.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,65 wp D 0,33 0, Cz C Pr (0.4) D Koreční oučinitel na počet řad vazu v podélném měru z C z při z 0 Koreční oučinitel na upořádání vazu C 3 (0.5) 3 Poměrná příčná rozteč 0,5,94 (0.6) D 0,05 Poměrná podélná rozteč 0,,35 (0.7) D 0,05 C,03 3,35,94 3 Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin 0,09 W m K tř ; oreční oučinitel M, 05 M 0,09,05 0,4 W m tř K (0.8) Kinematicá viozita tř 0,00067 m ; oreční oučinitel M, 05 tř M 0,00067,05 0,0007 m (0.9) 44

45 Prandtlovo čílo Prtř 0,58 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,58,045 0,606 (0.0) 0,4,350,05 0,,03 0,05 0,0007 0,65 0,606 0,33 8,65W m 0.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (0.) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T tt 73,5 998,89 73,5 7, 04 K (0.) Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz t t 73,5 376,5 5 73,5 674, 65 K (0.3) tř _ p tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Efetivní tloušťa álavé vrtvy pro vazy z hladých trube K 4 4 0,50, 0,9 D 0,9 0,05 0, 346 m D 0,05 oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny (0.4) 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3, ,8 60,9 7,04 r,0 0,37 0,8 4,97 3,6 0,09 0, Opticá hutota palin (0.5) p ( r ) p 4,97 0,03 0,346 0,77 (0.6) tupeň černoti proudu palin a e p e 4,970,030,346 0,6 (0.7) al 5, ,65 0,8 3 7,04 0,67,04 674,65 7,04 3,6 3,79W m K 45

46 Zvětšení oučinitele přetupu tepla áláním volných protor: Teplota palin ve volném objemu před vazem To t 73,5 65,09 73,5 438, 3 K (0.8) t ( obrat. om) Koeficient pro plyn Hlouba volného objemu Hlouba náledujícího vazu 0,5 0,07 A 0,3 l o, 95 l, 3 m m 0,5 T o lo 438,3,95 o A 0,3, (0.9) l 000,3,35 3,79 44,8 W m K (0.0) al o al 0, oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média 0,8 p wp d 0,4 0,03 p Pr (0.) d Vnitřní průměr truby d D 0,05 0,004 0, 043 m (0.) Tab. 0- Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 46,9 g Teplota páry na vtupu t in 33 C Teplota páry na výtupu t out 440 C třední teplota páry t tr_p 376,5 C třední tla páry p tr 68,85 bar Měrný objem páry v 0,039 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,060 W m K Kinematicá viozita ν 8, m Prandtlovo čílo Pr,086 Průtočný průřez trube d 0,043 tr ntr Rychlot páry v přehříváu PII w p M p tr 0,084 m v 46,90,039,48 m 0,084 (0.3) (0.4) p 0,060,480,043 0,03 0,043 8,990 0,8 0,4,086 43, 49 7 W m K 46

47 0..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (0.5) 8,65 44,8 5,84 al W m K (0.6) oučinitel omývání plochy 0,855,84 5,84 43,49 0,03W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (0.7) Obr. 0-3 Teplotní pád přehříváu PII t t tout 6, , 5 C (0.8) t t tin 87, , 7 C t t 686,5 558,7 T 60, 8 C t 686,5 ln ln t 558,7 (0.9) Teploměnná plocha přehříváu PII PII D ltr z z 0,055,05 9 8, 57 m (0.30) Tepelný výon přijatý přehříváem PII Q T 0,03 60,8 8,57 764, W (0.3) PII PII 39 Výon na traně pracovního média (výpočet viz rovnice 7.8) Q P 749, 38 W 47

48 Odchyla přijatého tepla palinami a tepla odvedeného pracovním médiem QP QPII 749,38 764,39 x ,86 % (0.3) Q 749,38 P Zjištěná odchyla plňuje požadave odchyly bilance do %. 0. Závěné truby Tab. 0-3 Parametry závěných trube Vnější průměr D zav 0,038 m Tloušťa těny zav 0,007 m Počet trube n zav 87 třední déla l,3 m 0.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,8 wp de 0,4 0,03 Pr de větlý průřez análu (tejný jao výpočet v rovnici 9.) (0.33) D 0,038 F š b z ltr D nzav 4,565,7 95,050,0587 6, 46 m 4 4 Obvod průřezu análu zav (0.34) O š b nzav D ( D l ) z 4,56 5,7 87 0,038 (0,05 5,05) 9 (0.35) O 354, 3 m Evivalentní průměr zav tr 4 F 46,46 d e 0, 86 m (0.36) O 354,3 0,4,350,86 0,03 0,86 0,0007 0,8 0,606 0,4 3,4W m K 0.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (0.37) TZ T Abolutní teplota zaneeného povrchu 3,6 Tz ttř _ p t 73, ,5 59, 5 K (0.38) 48

49 al 5, ,5 0,8 3 7,04 0,67,04 59,5 7,04 3,6 30,03W m K 0..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média p 0,8 p wp d z 0,03 Pr d z 0,4 (0.39) Tab. 0-4 Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Vnitřní průměr d z 0,04 m Průtočný průřez trube tr 0,039 m Teplota páry na vtupu t in 9,3 C Teplota páry na výtupu t out 95,7 C třední teplota páry t tr_p 94 C třední tla páry p tr 7,5 bar Měrný objem páry v 0,08 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,063 W m K Kinematicá viozita ν 5,4 0 7 m Prandtlovo čílo Pr,468 Rychlot páry v závěných trubách w p M p tr v 44,480,08 3,4 m 0,039 (0.40) p 0,063 3,4 0,04 0,03 0,04 5,4 0 0,8 0,4, , 3 7 W m K 0..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon z p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (0.4) 3,4 30,03 53,7 al W m K (0.4) oučinitel omývání plochy 49

50 z 0,8553,7 53,7 5836,3 44,87 W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (0.43) t t tin 6,5 9,3 834, C (0.44) t t tout 87,7 95,7 575, 57 C (0.45) t t 834, 575,57 T 696, 9C t 834, ln ln t 575,57 Teploměnná plocha závěných trube zav Dzav nzav l 0,038 87,3 3,7 m (0.46) Tepelný výon přijatý závěnými trubami Q T 44,87 696,93,7 48, W (0.47) zav z zav Membránová těna 0.3. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin tejný jao u závěných trube. 3,4 W m K 0.3. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T T (0.48) Z T 3,6 Obr. 0-4 Teplotní pád závěných trube Abolutní teplota zaneeného povrchu T z t t 73,5 87, ,5 585, 89 K (0.49) 50

51 al 5, ,89 0,8 3 7,04 0,67,04 585,89 7,04 3,6 9,84W m K oučinitel protupu tepla a tepelný výon Výledný oučinitel přetupu tepla na traně palin al (0.50) oučinitel omývání plochy 3,4 9,84 53,08 W m oučinitel protupu tepla K (0.5) oučinitel tepelné efetivnoti těn 0,85 0,85 53,08 45,W m K třední logaritmicý teplotní pád t t T t ln t (0.5) t t t 6,5 87,74 838, 77 C (0.5) t t t 87,7 87,74 583, 53 C (0.53) t t 838,77 583,53 T 703, 45 C t 838,77 ln ln t 583,53 Plocha membránové těny m š b,3 4,56 5,7 5,95 l m (0.54) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q T 45, 703,45 5,95 83, W (0.55) m m 57 Obr. 0-5 Teplotní pád membránové těny 5

52 0.4 Tepelná bilance Celový tepelný výon přijatý v oblati přehříváu PII QC QPII Qzav Qm 764,39 48,73 83, , 69 W (0.56) Entalpie odcházejících palin M i Q pv C 4,7859,088894,69 3 i 378, 78 J m (0.57) N M pv 4,7 Teplota odpovídající entalpii odcházejízích palin t 87, 7 C Teplota je tejná jao předpoládaná teplota na výtupu z uvažované oblati. 5

53 0.5 Výpočet teploty těny truby Teplota těny truby je zjišťovaná proto, aby bylo zajištěno vhodné použití materiálu vyhovujícího daným provozním podmínám. Výpočet je proveden pro třední teplotu palin na vtupu a pro třední teplotu páry na výtupu ze vazu. oučinitelé přetupu tepla na traně palin i pracovního média jou přepočítané pro tyto hodnoty teplot. Obr. 0-6 chéma průběhu teploty Tab. 0-5 Parametry pro výpočet třední teplota palin na vtupu t 6,5 C třední teplota páry na výtupu t out 440 C Vnější průměr truby D 0,05 m Vnitřní průměr truby d 0,043 m oučinitel tepelné vodivoti těny truby λ 4 W m K 0.5. oučinitelé přetupu tepla α, αp oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,65 wp D 0,33 0, Cz C Pr (0.58) D Rychlot palin OV Mpv 73,5 t 0,47 4,7 73,5 6,5 wp 3,59 m 73,5 6,46 73,5 Koreční oučinitel na počet řad vazu v podélném měru z C při z 0 z Koreční oučinitel na upořádání vazu (viz rovnice 0.5) C,03 (0.59) 53

54 Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin na vtupu: oučinitel tepelné vodivoti palin tř 0,0 W m K ; oreční oučinitel,05 M M 0,0,05 0,6 W m tř K (0.60) Kinematicá viozita, tř 0,0009 m ; oreční oučinitel 05 M tř M 0,0009,05 0,000 m (0.6) Prandtlovo čílo Prtř 0,577 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,577,045 0,603 (0.6) 0,6 3,590,05 0,,03 0,05 0,000 0,65 0,603 0,33 86,7W m K oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (0.63) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T t 73,5 6,5 73,5 399, 66 K (0.64) Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz t t 73, ,5 738, 5 K (0.65) out tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Efetivní tloušťa álavé vrtvy pro vazy z hladých trube (viz rovnice 0.4) 0, 346 m oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3, ,8 60,9 399,66 r,0 0,37 0,8 4,53 3,6 0,09 0, Opticá hutota palin (0.66) p ( r ) p 4,53 0,03 0,346 0,6 (0.67) 54

55 tupeň černoti proudu palin a e p e 4,530,030,346 0,49 (0.68) al 5, ,5 0, ,66 0,49399,66 738,5 399,66 3,6 39,93W m K Zvětšení oučinitele přetupu tepla áláním volných protor: o,35 (viz rovnice 0.9),35 39,93 53,80 W m K (0.69) al o al oučinitel přetupu tepla na traně palin 86,7 53,8 40,5 al W m K (0.70) oučinitel přetupu tepla onvecí na traně páry 0,8 p wp d 0,4 0,03 p Pr (0.7) d Tab. 0-6 Parametry páry Hmotnotní to páry M p 46,9 g třední teplota páry t out 440 C třední tla páry p tr 68 bar Měrný objem páry v 0,045 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,066 W m K Kinematicá viozita ν, 0 6 m Prandtlovo čílo Pr,00 Průtočný průřez trube (viz rovnice 0.3) tr 0,084 m Rychlot páry M p v 46,90,045 wp 4,93 m 0,084 (0.7) p tr 0,066 4,93 0,043 0,03 0,043, 0 0,8 0,4,00 066, 75 6 oučinitel přetupu tepla na traně páry 066,75 W m K p p W m K 55

56 0.5. Tepelný to Měrný tepelný to q t tout D ln D d d p 6,5 440 q 4,87W m 0,05 ln 0,0540,5 4 0,043 0, ,75 (0.73) Teplota těny truby Teplota vnější těny truby q 4,87 t out t 6,5 499, 7 C D 0,0540,5 Teplota vnitřní těny truby t in q 4,87 tout , 5 C d 0, ,75 p (0.74) (0.75) Ze zjištěné teploty vnější těny truby je patrné, že je nutno použít materiál, terý vydrží teplotu 500 C zvětšenou o teplotní rezervu. Díy nerovnoměrnému tou palin tato rezerva poouvá teplotu na 530 C. Vhodné je použití nízolegované žáropevné oceli 0CrMo

57 OBLAT PŘEHŘÍVÁKU PIII Přehřívá PIII e nachází v druhém tahu otle pod přehříváem PII. Jedná e o ouproudý výmění tvořený 58 dvojhady. Hlavní teploměnnou plochou je příčně obtéaný přehřívá a jao vedlejší jou podélně obtéané závěné truby a membránová těna. Výtupní teplota páry je regulována vtřiem napájecí vody do páry vtřiem V. Teplota palin na vtupu: t = 87,7 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 774,05 C Obr. - chéma oblati přehříváu PIII. Přehřívá PIII Tab. - Parametry přehříváu PIII Vnější průměr D 0,05 m Tloušťa těny 0,005 m Počet trube n tr 58 Počet řad příčně z 9 Počet řad podélně z 8 Příčná rozteč 0,5 m Podélná rozteč 0, m třední déla hadů l tr 5,05 m Teplota páry na vtupu: tin = 433 C Teplota páry na výtupu: tout = 485 C Obr. - Rozteče trube přehříváu 57

58 Průtočná plocha análu D 0,038 š b z ltr D nzav 4,565,7 95,050,0587 6, 46 m 4 4 třední teplota palin t t zav (.) t t 87,7 774,05 8, 66 C (.) Rychlot palin w p O V M pv 73,5 t 73,5 t 0,474,7 73,5 8,66 0,64 m 6,46 73,5 (.3).. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,65 wp D 0,33 0, Cz C Pr (.4) D Koreční oučinitel na počet řad vazu v podélném měru z (při ) z 0,9 0,05 8 0, 985 z 0 C z 0,9 0,05 (.5) Koreční oučinitel na upořádání vazu C 3 (.6) 3 Poměrná příčná rozteč 0,5,94 (.7) D 0,05 Poměrná podélná rozteč 0,,35 (.8) D 0,05 C,03 3,35,94 3 Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin 0,093 W m K tř ; oreční oučinitel M, 05 M 0,093,05 0,098 W m tř K (.9) 58

59 Kinematicá viozita tř 0,0003 m ; oreční oučinitel,0 M tř M 0,0003,0 0,00033 m (.0) Prandtlovo čílo Prtř 0,588 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,588,045 0,64 (.) 0,098 0,640,05 0, 0,985,03 0,05 0, ,65 0,64 0,33 73,99W m K.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (.) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T t 73,5 8,66 73,5 095, 8 K (.3) t Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz t t 73, ,5 757, 5 K (.4) tř _ p tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Efetivní tloušťa álavé vrtvy pro vazy z hladých trube 4 4 0,50, 0,9 D 0,9 0,05 0, 346 m D 0,05 oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny (.5) 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3, ,8 60,9 095,8 r,0 0,37 0,8 5,58 3,6 0,09 0, Opticá hutota palin (.6) p ( r ) p 5,58 0,03 0,346 0,99 (.7) tupeň černoti proudu palin a e p e 5,580,030,346 0,80 (.8) 59

60 al 5, ,5 0, ,8 0,80095,8 757,5 095,8 3,6 9W m K Zvětšení oučinitele přetupu tepla áláním volných protor: Teplota palin ve volném objemu před vazem T o t 73,5 87,7 73,5 44, 4 K (.9) Koeficient pro plyn Hlouba volného objemu Hlouba náledujícího vazu 0,5 0,07 A 0,3 l o 0, 6 l 0, 84 m m T o lo 44,4 0,6 o A 0,3,3 000 (.0) l 000 0,84,3 9 37,79 W m K (.) al o al 0,5 0,07..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média 0,8 p wp d 0,4 0,03 p Pr (.) d Vnitřní průměr truby d D 0,05 0,005 0, 04 m (.3) Tab. - Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M pp 47, g Teplota páry na vtupu t in 433 C Teplota páry na výtupu t out 459 C třední teplota páry t tr_p 376,5 C třední tla páry p tr 67,5 bar Měrný objem páry v 0,047 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,068 W m K Kinematicá viozita ν,3 0 6 m Prandtlovo čílo Pr 0,987 Průtočný průřez trube tr n tr d 4 0, ,0766 m (.4) 60

61 Rychlot páry v přehříváu PIII M pp v 46,90,047 wp 8,8 m 0,0766 (.5) p tr 0,068 8,80,04 0,03 0,04,3 0 0,8 0,4 0,987 58, 6 W m K..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (.6) 73,99 37,79,78 al W m K (.7) oučinitel omývání plochy 0,85,78,78 58, 90,54W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (.8) Obr. -3 Teplotní pád přehříváu PIII t t tin 87, , 7 C (.9) t t tout 774, , 05 C (.30) t t 438,7 89,05 T 358, 50 C t 438,7 ln ln t 89,05 6

62 Teploměnná plocha přehříváu PIII PIII D ltr z z 0,055, , 7 m (.3) Tepelný výon přijatý přehříváem PIII Q T 90,54 358,50 87,7 609, W (.3) PIII PIII 66 Výon na traně pracovního média (výpočet viz rovnice 7.7) Q P 3 64, 37 W Odchyla přijatého tepla palinami a tepla odvedeného pracovním médiem QP3 QPIII 64,37 609,66 x ,8% QP3 64,37 Zjištěná odchyla plňuje požadave odchyly bilance do %. (.33). Závěné truby Tab. -3 Parametry závěných trube Vnější průměr D zav 0,038 m Tloušťa těny zav 0,007 m Počet trube n zav 87 třední déla l,44 m.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,8 wp de 0,03 Pr de větlý průřez análu (tejný jao výpočet v rovnici 9.) 0,4 (.34) D 0,038 F š b z ltr D nzav Obvod průřezu análu zav 4,565,7 95,050,0587 6, m (.35) O š b n D ( D l ) z 4,56 5,7 87 0,038 (0,05 5,05) 9 O 354, 3 m zav Evivalentní průměr zav tr (.36) 4 F 46,46 d e 0, 86 m (.37) O 354,3 6

63 0,098 0,640,86 0,03 0,86 0, ,8 0,64 0,4,73W m K.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (.38) TZ T Abolutní teplota zaneeného povrchu 3,6 Tz t t 73,5 96, ,5 595 K (.39) al tř _ p 5, , ,8 0,80095, ,8 3,6 3,70W m K..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média p 0,8 p wp d z 0,03 Pr d z 0,4 (.40) Tab. -4 Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Vnitřní průměr d z 0,04 m Průtočný průřez trube tr 0,039 m Teplota páry na vtupu t in 95,7 C Teplota páry na výtupu t out 98 C třední teplota páry t tr_p 96,85 C třední tla páry p tr 7,5 bar Měrný objem páry v 0,08 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,063 W m K Kinematicá viozita ν 5,5 0 7 m Prandtlovo čílo Pr,433 Rychlot páry v závěných trubách M p v 44,480,08 wp 3,87 m (.4) 0,039 tr p 0,063 3,870,04 0,03 0,04 5,5 0 0,8 0,4, , 08 7 W m K 63

64 ..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon z p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (.4),73 3,70 45,4 al W m K (.43) oučinitel omývání plochy z 0,8545,4 45,4 5690,08 38,30W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (.44) t t tin 87,7 95,7 575, 57 C (.45) t t tout 774, , 05 C (.46) t t 575,57 476,05 T 54, 4 C t 575,57 ln ln t 476,05 Obr. -4 Teplotní pád závěných trube Teploměnná plocha závěných trube zav Dzav nzav l 0,038 87,44 4,96 m (.47) Tepelný výon přijatý závěnými trubami Q T 38,30 54,4 4,96 300, W (.48) zav z zav 3 64

65 .3 Membránová těna.3. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin tejný jao u závěných trube.,73 W m K.3. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T T (.49) Z T 3,6 Abolutní teplota zaneeného povrchu T z t t 73,5 87, ,5 585, 89 K (.50) al 5, ,89 0, ,8 0,80095,8 585,89 095,8 3,6 3,43W m K.3.3 oučinitel protupu tepla a teplený výon Výledný oučinitel přetupu tepla na traně palin al (.5) oučinitel omývání plochy,73 3,43 45,6 W m oučinitel protupu tepla K (.5) oučinitel tepelné efetivnoti těn 0,85 0,85 45,6 38,38 W m K třední logaritmicý teplotní pád t t T t ln t (.53) Obr. -5 Teplotní pád membránové těny 65

66 t t t 87,7 87,74 583, 53 C (.54) t t t 774,05 87,74 486, 3 C (.55) t t 583,33 486,3 T 533, 44 C t 583,53 ln ln t 486,3 Plocha membránové těny m š b,44 4,56 5,7 8,3 l m (.56) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q T 38,38 533,44 8,3 579, W (.57) m m 66.4 Tepelná bilance Celový tepelný výon přijatý v oblati přehříváu PIII QC Q Q Q 609,66 300,3 579,66 697, 64 W (.58) PIII zav m Entalpie odcházejících palin M i Q pv C 4,7378,78 697,64 3 i 056, 98 J m (.59) N M pv 4,7 Teplota odpovídající entalpii odcházejízích palin t 774, 05 C Teplota je tejná jao předpoládaná teplota na výtupu z uvažované oblati. 66

67 OBLAT PŘEHŘÍVÁKU PI Přehřívá PI je protiproudý výmění zavěšený pod přehříváem PIII. Jde o příčně obtéaný přehřívá tvořený 58 dvojhady, terý je dominantní teploměnnou plochou v této oblati. Vedlejší teploměnné plochy jou řady závěných trube a čát výparníu v podobě membránové těny. Teplota palin na vtupu: t = 774,05 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 64,6 C Obr. - chéma oblati přehříváu PI. Přehřívá PI Tab. - Parametry přehříváu PI Vnější průměr D 0,05 m Tloušťa těny 0,004 m Počet trube n tr 58 Počet řad příčně z 9 Počet řad podélně z Příčná rozteč 0,5 m Podélná rozteč 0, m třední déla hadů l tr 5,05 m Teplota páry na vtupu: tin = 300 C Teplota páry na výtupu: tout = 35 C 67

68 Průtočná plocha análu D 0,038 š b z ltr D nzav třední teplota palin t t zav 4,565,7 95,050,0587 6, m (.) t t 774,05 64,6 707, 83 C (.) Rychlot palin w p O V M pv 73,5 t 73,5 t 0,47 4,7 73,5 707,83 9,5 m 6,46 73,5 (.3).. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,65 wp D 0,33 0, Cz C Pr (.4) D Koreční oučinitel na počet řad vazu v podélném měru z C z při z 0 Koreční oučinitel na upořádání vazu C 3 (.5) 3 Poměrná příčná rozteč 0,5,94 (.6) D 0,05 Poměrná podélná rozteč 0,,35 (.7) D 0,05 C,03 3,35,94 3 Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin 0,083 W m K tř ; oreční oučinitel M, 045 M 0,083,045 0,087 W m tř K (.8) 68

69 Kinematicá viozita tř 0,00008 m ; oreční oučinitel,0 M tř M 0,00008,0 0,000 m (.9) Prandtlovo čílo Prtř 0,599 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,599,045 0,66 (.0) 0,087 9,530,05 0,,03 0,05 0,000 0,65 0,66 0,33 70,48W m K.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (.) TZ T Abolutní třední teplota palin 3,6 T t 73,5 707,83 73,5 980, 98 K (.) t Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz ttř _ p t 73, ,5 64, 5 K (.3) tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Efetivní tloušťa álavé vrtvy pro vazy z hladých trube 4 4 0,50, 0,9 D 0,9 0,05 0, 346 m D 0,05 oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny (.4) 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p 3, ,8 60,9 980,98 r,0 0,37 0,8 5,98 3,6 0,09 0, Opticá hutota palin (.5) p ( r ) p 5,98 0,03 0,346 0,3 (.6) tupeň černoti proudu palin a e p e 5,980,030,346 0,9 (.7) 69

70 al 5, ,5 0, ,98 0,9980,98 64,5 980,98 3,6 0,55W m K Zvětšení oučinitele přetupu tepla áláním volných protor: Teplota palin ve volném objemu před vazem T o t 73,5 774,05 73,5 047, 0 K (.8) Koeficient pro plyn Hlouba volného objemu Hlouba náledujícího vazu 0,5 0,07 A 0,3 l o 0, 6 m l, 3 m T o lo 047,0 0,6 o A 0,3,9 000 (.9) l 000,3,9 0,55 6,45 W m K (.0) al o al 0,5 0,07..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média 0,8 p wp d 0,4 0,03 p Pr (.) d Vnitřní průměr truby d D 0,05 0,004 0, 043 m (.) Tab. - Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Teplota páry na vtupu t in 300 C Teplota páry na výtupu t out 35 C třední teplota páry t tr_p 36 C třední tla páry p tr 70,35 bar Měrný objem páry v 0,033 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,059 W m K Kinematicá viozita ν 6,8 0 7 m Prandtlovo čílo Pr,5 Průtočný průřez trube tr n tr d 4 0, ,084 m (.3) 70

71 Rychlot páry v přehříváu PI M p v 44,480,033 wp 7,6 m 0,084 (.4) p tr 0,059 7,60,043 0,03 0,043 6,8 0 0,8 0,4,5 35, 74 7 W m K..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (.5) 70,48 6,45 96,93 al W m K (.6) oučinitel omývání plochy 0,8596,93 96,93 35,74 79,08W m K třední logaritmicý teplotní pád t t T t ln t (.7) t t tout 774, , 05 C (.8) t t tin 64, , 6 C (.9) t t 4,05 34,6 T 380, 4C t 4,05 ln ln t 34,6 Obr. - Teplotní pád přehříváu PI 7

72 Teploměnná plocha přehříváu PI PI D ltr z z 0,05 5,05 9 8, 57 m (.30) Tepelný výon přijatý přehříváem PI Q T 79,08 380,4 8, , W (.3) PI PI 3 Výon na traně pracovního média (výpočet viz rovnice 7.9) Q P 8403, 38 W Odchyla přijatého tepla palinami a tepla odvedeného pracovním médiem QP QPI 8403, ,3 x ,80 % (.3) Q 8403,38 P Zjištěná odchyla plňuje požadave odchyly bilance do %.. Závěné truby Tab. -3 Parametry závěných trube Vnější průměr D zav 0,038 m Tloušťa těny zav 0,007 m Počet trube n zav 87 třední déla l,9 m.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,8 wp de 0,03 Pr de větlý průřez análu 0,4 D 0,038 F š b z ltr D nzav 4,565,7 95,050,0587 6, 46 m 4 4 Obvod průřezu análu (.33) zav (.34) O š b nzav D ( D l ) z 4,56 5,7 87 0,038 (0,05 5,05) 9 (.35) O 354, 3 m Evivalentní průměr zav tr 4 F 46,46 d e 0, 86 m (.36) O 354,3 0,087 9,530,86 0,03 0,86 0,000 0,8 0,66 0,4 0,64W m K 7

73 .. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (.37) TZ T Abolutní teplota zaneeného povrchu 3,6 Tz t t 73, ,5 597, 5 K (.38) al tř _ p 5, ,5 0, ,98 0,9980,98 597,5 980,98 3,6 9,79W m K..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média p 0,8 p wp d z 0,03 Pr d z 0,4 (.39) Tab. -4 Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Vnitřní průměr d z 0,04 m Průtočný průřez trube tr 0,039 m Teplota páry na vtupu t in 98 C Teplota páry na výtupu t out 300 C třední teplota páry t tr_p 99 C třední tla páry p tr 7,5 bar Měrný objem páry v 0,08 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,06 W m K Kinematicá viozita ν 5,6 0 7 m Prandtlovo čílo Pr,40 Rychlot páry v závěných trubách w p M p tr v 44,480,08 3,m 0,039 (.40) p 0,06 3,0,04 0,03 0,04 5,6 0 0,8 0,4,40 559, 44 7 W m K 73

74 ..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon z p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (.4) 0,64 9,79 40,43 al W m K (.4) oučinitel omývání plochy z 0,85 40,43 40,43 559,44 40,43W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (.43) t t tin 774, , 05 C (.44) t t tout 64, , 6 C (.45) t t 476,05 34,6 T 405, C t 476,05 ln ln t 34,6 Obr. -3 Teplotní pád závěných trube Teploměnná plocha závěných trube zav Dzav nzav l 0,038 87,9 9,94 m (.46) Tepelný výon přijatý závěnými trubami Q T 34, 405,9,94 75, W (.47) zav z zav 6 74

75 .3 Membránová těna.3. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin tejný jao u závěných trube. 0,64 W m K.3. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T T (.48) Z T 3,6 Abolutní teplota zaneeného povrchu T z t t 73,5 87, ,5 585, 89 K (.49) al 5, ,89 0, ,98 0,9980,98 585,89 980,98 3,6 9,48W m K.3.3 oučinitel protupu tepla a tepelný výon Výledný oučinitel přetupu tepla na traně palin al (.50) oučinitel omývání plochy 0,64 9,48 40, W m oučinitel protupu tepla K (.5) oučinitel tepelné efetivnoti těn 0,85 0,85 40, 34,0 W m K třední logaritmicý teplotní pád t t T t ln t (.5) Obr. -4 Teplotní pád membránové těny 75

76 t t t 774,05 87,74 486, 3 C (.53) t t t 64,6 87,74 353, 86 C (.54) t t 486,3 353,86 T 46, 58 C t 486,3 ln ln t 353,86 Plocha membránové těny m š b,9 4,56 5,7 37,75 l m (.55) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q T 34,0 46,58 37,75 536, m m 5 W (.56).4 Tepelná bilance Celový tepelný výon přijatý v oblati přehříváu PI QC QPI Qzav Qm 8470,3 75,6 536,5 98, 8 W (.57) Entalpie odcházejících palin M i Q i (.58) pv C 4,7056,98 98, , 43 J mn M pv 4,7 Teplota odpovídající entalpii odcházejízích palin t 64, 6 C Teplota je tejná jao předpoládaná teplota na výtupu z uvažované oblati. Výpočet lze uvažovat za právný. 76

77 3 PROTOR POD PI Je to oblat mezi přehříváem PI a onveční čáti výparníu ve podní čáti druhého tahu. Nacházejí e zde závěné truby odcházející z tahu rz membránovou těnu do běrné omory. Ve výpočtu zavádíme zjednodušení vůli různé délce a lonu jednotlivých řad. Jao hlavní plochu uvažujeme podélně obtéané závěné truby a náledný výon membránové těny je přepočítaný podle poměru jednotlivých ploch. Teplota palin na vtupu: t = 64,6 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 635,7 C 3. Závěné truby Tab. 3- Parametry závěných trube Vnější průměr D zav 0,038 m Tloušťa těny zav 0,007 m Počet trube n zav 87 třední déla l tr 0,6 m větlý průřez D F š b nzav 4 třední teplota palin t t zav 0,038 4,565, t t 64,6 635,7 638, 65 C Rychlot palin 3,93 m (3.) (3.) w p O V M F pv 73,5 tt 0,474,7 73,5 638,65 6,09 m 73,5 3,93 73,5 (3.3) 3.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin 0,8 wp de 0,03 Pr de 0,4 (3.4) Obvod průřezu análu š b n D 4,56 5,7 87 0,038 30, m O (3.5) zav zav 05 77

78 Evivalentní průměr 4 F 4 3,93 d e 3, 9 m O 30,05 (3.6) Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin tř 0,077 W m K ; oreční oučinitel,05 M M 0,077,05 0,08 W m tř K (3.7) Kinematicá viozita tř 9,6 0 5 m ; oreční oučinitel,04 M tř M 0,000096,04 0, m (3.8) Prandtlovo čílo Prtř 0,606 ; oreční oučinitel M Pr, 045 Pr Prtř M Pr 0,606,045 0,633 (3.9) 0,08 6,093,9 0,03 3,9 0, ,8 0,633 0,4 8,44W m K 3.. oučinitel přetupu tepla áláním na traně palin a T T Z 8 t 3 al 5,7 0 a T (3.0) TZ T Abolutní třední teplota palin T 3,6 t 73,5 638,65 73,5 9, K (3.) t 8 Abolutní teplota zaneeného povrchu Tz t t 73, ,5 598, 5 K (3.) tř _ p tupeň černoti povrchu těn a t 0,8 Výša álavé vrtvy h, 8 m Objem álajícího protoru V š b h n zav D 4 zav 0,038 h 4,565,7,8 87 4,8 8,4 m 3 (3.3) 78

79 Povrch álajícího protoru F t F t š h b h n D h (3.4) zav 4,56,8 5,7,8 87 0,038,8 35,45 m Efetivní tloušťa álavé vrtvy zav V 8,4 3,6 3,6,87 m (3.5) F 35,45 t oučinitel zelabení álání tříatomovými plyny 7,8 6 r H O T r,0 0,37 r p (3.6) 3, ,8 6 0,9 9,8 r,0 0,37 0,8,04 3,6 0,09, Opticá hutota palin p ( r ) p,04 0,03,87 0,60 (3.7) tupeň černoti proudu palin a e p e,040,03,87 0,45 (3.8) al 5, ,5 0,8 3 9,8 0,459,8 598,5 9,8 3,6 39,9W m K 3..3 oučinitel přetupu tepla onvecí na traně pracovního média p 0,8 p wp d z 0,03 Pr d z 0,4 (3.9) Tab. 3- Parametry pracovního média Hmotnotní to páry M p 44,48 g Vnitřní průměr d z 0,04 m Průtočný průřez trube tr 0,039 m třední teplota páry t tr_p 300 C třední tla páry p tr 7,5 bar Měrný objem páry v 0,09 m 3 g oučinitel tepelné vodivoti λ p 0,06 W m K Kinematicá viozita ν 5, m Prandtlovo čílo Pr,4 79

80 Rychlot páry v závěných trubách M p v 44,48 0,09 wp 3,36 m 0,039 (3.0) p tr 0,06 3,36 0,04 0,03 0,04 5,630 0,8 0,4,4 5548, 48 7 W m K 3..4 oučinitel protupu tepla a tepelný výon p oučinitel tepelné efetivnoti 0,85 Celový oučinitel přetupu tepla na traně palin (3.) 8,44 39,9 48,35 al W m K (3.) oučinitel omývání plochy 0,85 48,35 48, ,48 40,74W m K třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (3.3) Obr. 3- Teplotní pád závěných trube t t tin 64, , 6 C (3.4) t t tout 635, , 7 C (3.5) t t 34,6 335,7 T 338, 64 C t 34,6 ln ln t 335,7 80

81 Teploměnná plocha závěných trube zav Dzav nzav ltr 0, ,6 6,3 m (3.6) Tepelný výon přijatý závěnými trubami Q T 40,74 338,64 6,3 85, W (3.7) zav zav 98 Tepelný to Q q 85,98 3,8 W m 6,3 zav (3.8) zav 3. Membránová těna Celová plocha membránové těny m h ( š b),8 (4,56 5,7) 3, m (3.9) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q q 3,8 3, 30, W (3.30) m m Tepelná bilance Celový výon protoru pod PI QC Qzav Qm 85,98 30,09 406, 07 W (3.3) Entalpie odcházejících palin M i Q i (3.3) pv C 4,7983,43 406, , 07 J mn M pv 4,7 Teplota odpovídající entalpii odcházejízích palin t 635, 7 C Teplota je tejná jao předpoládaná teplota na výtupu z uvažované oblati. Výpočet lze uvažovat za právný. 8

82 4 OBLAT KONVEKČNÍ ČÁTI VÝPARNÍKU Ve podní čáti druhého tahu je umítěna onveční čát výparníu doplňující výparní v podobě membránové těny. Hlavní teploměnnou plochou je příčně obtéaný žebrovaný výparníový vaze tvořený 60 trubami. Pro výpočet je zavedeno zjednodušení v uvažování vazu e 4 podélnými řadami. Výon membránové těny této oblati je poměrně přepočítán na záladě jejího povrchu. Teplota palin na vtupu: t = 635,7 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 50,5 C 4. Konveční čát výparníu Obr. 4- chéma onveční čáti výparníu Tab. 4- Parametry onveční čáti výparníu Průměr noné truby D 0,0445 m Tloušťa těny 0,004 m Výša žebra h ž 0,03 m Tloušťa žebra t ž 0,003 m Počet žeber na m n ž 00 m Počet trube v řadě z 60 Počet řad podélně z 4 Příčná rozteč 0,085 m Podélná rozteč 0,5 m Rozteč žeber ž 0,005 m třední déla vazu l tr 3,9 m 8

83 Průměr žebra Dž D hž 0,0445 0,03 0, 0705 m (4.) Průtočná plocha análu š b z ltr D ltr hž tž nž z (4.) 4,56 5,7 60 3,9 0,0445 3,9 0,03 0, ,97 m třední teplota palin t t t t 635,7 50,5 568, 98 C (4.3) Rychlot palin w p O V M pv 73,5 t 73,5 t 0,474,7 73,5 568,98,4 m,97 73,5 (4.4) 4.. oučinitel přetupu tepla onvecí na traně palin Pro upořádání trube za ebou ruhovými žebry 0,54 0,4 D h wp ž ž 0,05 C z C ž ž ž (4.5) Opravný oeficient na počet příčných řad ve vazu C při z 4 z Poměrná podélná rozteč 0,5 5,6 (4.6) D 0,0445 Opravný oeficient na upořádání trube podle podélné rozteče C při Fyziální charateritiy pro třední teplotu palin: oučinitel tepelné vodivoti palin 0,07 tř W m K ; oreční oučinitel M, 05 M 0,07,05 0,075 W m tř K (4.7) Kinematicá viozita 5 tř 8,4 0 m ; oreční oučinitel M, 0 tř M 0,000084,0 0, m (4.8) 0,7 0,075 0,0445 0,05 0,005 0,005 0,54 0,03 0,005 0,4,4 0,005 0, ,7 45, W m K 83

84 4.. Reduovaný oučinitel přetupu tepla na traně palin ž h ž r E oučinitel zaneení trube 0,0043 oučinitel rozšíření žebra ž oučinitel charaterizující nerovnoměrné rozdělení α po povrchu žebra ž 0,85 oučinitel tepelné vodivoti žeber ž 4 W m oučinitel β K (4.9) ž 0,85 45, 34,7 t ( ) 0,003 4 ( 0,0043 0,85 45,) (4.0) ž ž oučinitel efetivnoti žebra Dž E f hž; D hž 34,7 0,03 0,45 D ž D 0,0705,58 0,0445 E 0,93 určeno graficy dle [] ž Podíl výhřevných ploch žeber a celové plochy ze trany palin ž Dž D Dž D ž tž 0,0705 D D 0,0445 0,0705 0,0445 0,005 0,0445 Podíl volných čátí truby a celové plochy na traně palin h ž 0,9 0, 0,9 0,003 0,0445 (4.) (4.) r 0,85 45, 0,0043 0,85 45, 0,9 0,93 0, 30,86W m K 84

85 4..3 oučinitel protupu tepla a tepelný výon 30,86W m K (4.3) r 30,86 třední logaritmicý teplotní pád t t t ln t T (4.4) t t t 635,7 87,74 347, 96 C (4.5) t t t 50,5 87,74 4, 5 C (4.6) t t 347,96 4,5 T 75, 89 C t 347,96 ln ln t 4,5 Obr. 4- Teplotní pád onveční čáti výparníu Plocha jednoho žebra D 0,0705 0,0445 ž D D t 0,0705 0, 003 ž ž ž 4 4 (4.7) ž 0, 005 m Plocha truby na m dély D n t n 0,0445 ( 00 0,003) 00 0,005, m m m ž ž ž ž Plocha výparníového vazu (4.8) onv z z ltr m ,9, 035, 3 m (4.9) Tepelný výon přijatý onveční čátí výparníu Q T 30,86 75,89 035,3 885, W (4.0) onv onv 8 Tepelný to Q q 885,8 8,5 W m 035,3 onv (4.) onv 85

86 4. Membránová těna Výša membránové těny v této oblati h, 6 m Celová plocha membránové těny m h ( š b),6 (4,56 5,7) 3,46 m (4.) Tepelný výon přijatý membránovou těnou Q q 8,5 3,46 67, W (4.3) m m Tepelná bilance Odchyla přijatého tepla palinami a tepla odvedeného pracovním médiem Teplo přeneené na traně pracovního média v onveční čáti výparníu Q vyp _ onv QVYP Qo QM Qm (4.4) Tepelný výon výparníu (viz rovnice 7.) Q M ( i i ) 44,485 (769,93 08,49) VYP p VYPout EKOout 77467, 9 Tepelný výon přijatý membránovou těnou v ohništi (viz rovnice 6.8) Q o 57644, 3 W Tepelný výon přijatý mříží (viz rovnice 8.7) Q M 450, 75 W uma celového tepelného výonu přijatého membránovou těnou v jednotlivých oblatech druhého tahu otle. Q Q m Q Q Q Q Q Q m( obrat ) m( PII) m( PIII) m( PI) m( podpi) m( onv) Q m 3973,57 83,57 579,66 536,5 30,09 67, , 99 W 77467, ,3 450, ,99 880, vyp _ onv 33 W W (4.5) Qvyp _ onv QonV 880,33 885,8 x ,06 % (4.6) Q 880,33 vyp _ onv Zjištěná odchyla plňuje požadave odchyly bilance do %. 86

87 Celový výon v oblati onveční čáti výparníu QC QonV Qm 885,8 67, , 03 W (4.7) Entalpie odcházejících palin M i Q i (4.8) pv C 4,79734, , , 7 J mn M pv 4,7 Teplota odpovídající entalpii odcházejízích palin t 50, 5 C Teplota je tejná jao předpoládaná teplota na výtupu z uvažované oblati. Výpočet lze uvažovat za právný. 87

88 5 EKONOMIZÉR Eonomizér je umítěný v poledním tahu otle a je ložený ze tří dvouřadých vazů nad ebou. Jedná e o příčně obtéaný žebrovaný trubový vaze vytřídaným upořádáním. Je to protiproudý výmění, přičemž napájecí voda je přiváděna pře omoru do prvního vazu. Ze běrné omory třetího vazu ohřátá voda putuje do bubnu. Nedohřev vody na výtupu z eonomizéru e rovná 49,74 C. Teplota palin na vtupu: t = 50,5 C Předpoládaná teplota palin na výtupu: t = 39,45 C Obr. 5- chéma eonomizéru Tab. 5- Parametry eonomizéru Průměr noné truby D 0,03 m Tloušťa těny 0,003 m Výša žebra h ž 0,03 m Tloušťa žebra t ž 0,003 m Počet žeber na m n ž 00 m Počet trube v řadě z 4 Počet řad podélně z 8 Příčná rozteč 0, m Podélná rozteč 0,05 m Rozteč žeber ž 0,005 m třední déla vazu l tr 4,05 m Rozměry palin. análu A 4,37 m B 3 m Teplota vody na vtupu: tin = 0 C Teplota vody na výtupu: tout = 38 C 88