VYOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERITY OF TECHNOLOGY FAKULTA TROJNÍHO INŽENÝRTVÍ ENERGETICKÝ ÚTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INTITUTE NÁVRH VOUTLAKÉHO KOTLE NA OPANÍ TEPLO ZA ALOVACÍ TURBÍNU, 50 kg/ ALIN, 600 C RAFT UAL PREURE WATE HEAT BOILER FOR GA TURBINE, 50 kg/ FLUE GA, 600 C IPLOMOVÁ PRÁCE MATER THEI AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. LUKÁŠ PETRŮ VEOUCÍ PRÁCE Ing. Marek Baláš, Ph.. UPERVIOR BRNO 04
Vyoké učení echnické v Brně, Fakula rojního inenýrví Energeický úav Akademický rok: 0/04 ZAÁNÍ IPLOMOVÉ PRÁCE uden(ka): kerý/kerá uduje v magierkém navazujícím udijním programu obor: Energeické inenýrví (0T05) Řediel úavu Vám v ouladu e zákonem č./998 o vyokých školách a e udijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje náledující éma diplomové práce: za palovací urbinu, 50 kg/ palin, 600 C v anglickém jazyce: raf dual preure wae hea boiler for ga urbine, 50 kg/ flue ga, 600 C ručná charakeriika problemaiky úkolu: Navrhněe dvoulaký horizonální parní koel: vyokolaký okruh: 7,0 MPa, 500 C nízkolaký okruh: 0,6 MPa, 40 C eploa napajecí vody: 65 C loení palin: O=,9%,Ar=0,88%,N=75,0%,CO=,64%,HO=7,58% Cíle diplomové práce: - návrh velikoi a upořádání eploměnných ploch kole, - epelný výpoče kole, - výkre kole-výpočový projek
eznam odborné lieraury: Černý, V.: Parní kole, NTL 98 Budaj: Tepelný výpoče kole, VUT Brno 98 Baláš, M.: Kole a výměníky epla, Brno 009, IBN 978-80-4-955-9 louhý, T.: Výpočy kolů a palinových výměníků, ČVUT v Praze, 007, IBN 978-80-0-0757-7 Vedoucí diplomové práce: Ing. Marek Baláš, Ph.. Termín odevzdání diplomové práce je anoven čaovým plánem akademického roku 0/04. V Brně, dne 7..0 L.. doc. Ing. Jiří Popíšil, Ph.. Řediel úavu prof. RNr. Mirolav oupovec, Cc., dr. h. c. ěkan fakuly
ABTRAKT Tao diplomová e zabývá dvoulakým kolem na odpadní eplo za palovací urbínu. Ze zadaných paramerů páry a palin byly navreny výhřevné plochy, konkréně jejich veliko a upořádání. Celkové provedení je pak navreno ve výkree. ABTRAKT Thi maer hei deal wih wo preure hea recovery eam generaor behind ga urbine. From he enered parameer eam and ga were deigned heaing urface, pecifically heir ize and configuraion. The overall deign i hen propoed in he drawing. Klíčová lova Koel na odpadní eplo, dvoulaký, přeup epla, paliny Keyword Hea recovery eam generaor, wo preure level, gae, hea ranfer 5
6
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE PETRŮ, L. za palovací urbinu, 50 kg/ palin, 600 C. Brno: Vyoké učení echnické v Brně, Fakula rojního inenýrví, 04. XY. Vedoucí diplomové práce Ing. Marek Baláš, Ph.. 7
8
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, e jem diplomovou práci na éma za palovací urbínu vypracoval amoaně pouiím odborné lieraury a pramenů, uvedených na eznamu, kerý voří přílohu éo práce. aum Podpi 9
0
POĚKOVÁNÍ Tímo bych chěl poděkova mému vedoucímu diplomové práce Ing. Marku Balášovi, Ph.. a Ing. Pavlu Křeminkému za odborné rady a poznaky k řešení éo práce. ále bych chěl poděkova aké vé rodině za podporu při udiu.
OBAH BRNO UNIVERITY OF TECHNOLOGY.... Úvod... 7.. voulaký koel na odpadní eplo... 7. Popi kole... 9.. Pilový diagram... 0.. Závilo výupní eploy palin na laku páry.... Tepelný výpoče kole..... Pomocné výpočy..... Paramery vody a páry v pilovém diagramu..... Výpoče paramerů vyokolakého okruhu... 4.. Výpoče paramerů nízkokolakého okruhu... 6.. Bilance palin... 8.4. Výkony výhřevných ploch... 9.4. Tepelné zráy áláním... 9.4. Hmononí průok páry vyokolakým okruhem... 9.4. Vyokolaký okruh- předaná epla... 0.4.4 Nízkolaký okruh-předaná epla... 4. Návrh palinového kanálu - úvod... 4.. Návrh palinového kanálu výpoče... 4 4.. Výpoče palinového kanálu dle VPII... 4 5. Výhřevné plochy -návrh... 8 5.. Návrh výhřevných ploch- poup... 9 5.. Návrh výhřevných ploch- Výpoče druhého upně vyokolakého přehříváku... 4 5.. oučiniel přeupu epla konvekcí VPII... 4 5.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VPII... 45 5.. oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VPII... 46 5..4 oučiniel proupu epla VPII... 47 5..5 Logarimický eploní pád VPII... 47 5..6 Celková eploměnná plocha ze rany palin VPII... 48 5..7 Výpoče kuečných pramerů... 49 5..8 Konečný přehled VPII... 50 5.. Návrh prvního upně vyokolakého přehříváku... 50 5.. Poče rubek... 5 5.. oučiniel přeupu epla konvekcí VPI... 5 5.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VPI... 54 5..4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VPI... 55 5..5 oučiniel proupu epla VPI... 56 5..6 Logarimický eploní pád VPI... 57 5..7 Celková eploměnná plocha ze rany palin VPI... 57 5..8 Výpoče kuečných pramerů VPI... 58 5..9 Konečný přehled VPI... 59 6. Návrh výparníku vyokolakého okruhu... 60 6.. Poče rubek... 60 6.. oučiniel přeupu epla konvekcí VV... 6 6.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VV... 6 6.. oučiniel proupu epla VV... 6 6.. Logarimický eploní pád VV... 64 6..4 Celková eploměnná plocha ze rany palin VV... 64 6..5 Výpoče kuečných pramerů VV... 65
6..6 Konečný přehled VV... 66 6.. Výpoče VE... 66 6.. Poče rubek... 67 6.. Výpoče průočné plochy palin VE... 68 6.. oučiniel přeupu epla konvekcí VE... 68 6..4 oučiniel přeupu epla ze rany palin VE... 70 6..5 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VE... 7 6..6 oučiniel proupu epla VE... 7 6..7 Logarimický eploní pád VE... 7 6..8 Celková eploměnná plocha ze rany palin VE... 7 6..9 Výpoče kuečných pramerů... 74 6..0 Konečný přehled VE... 75 6.4. Výpoče NP... 76 6.4. Poče rubek... 76 6.4. oučiniel přeupu epla konvekcí NP... 78 6.4. oučiniel přeupu epla ze rany palin NP... 80 6.4.4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) NP... 80 6.4.5 oučiniel proupu epla NP... 8 6.4.6 Logarimický eploní pád NP... 8 6.4.7 Celková eploměnná plocha ze rany palin NP... 8 6.4.8 Výpoče kuečných pramerů... 8 6.4.9 Konečný přehled NP... 84 6.5. Výpoče vyokolakého ekonomizéru druhá čá... 85 6.5. Poče rubek... 85 6.5. oučiniel přeupu epla konvekcí VE... 87 6.5. oučiniel přeupu epla ze rany palin VE... 89 6.5.4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VE... 89 6.5.5 oučiniel proupu epla VE... 90 6.5.6 Logarimický eploní pád VE... 9 6.5.7 Celková eploměnná plocha ze rany palin VE... 9 6.5.8 Výpoče kuečných pramerů... 9 6.5.9 Konečný přehled VE... 9 6.6. Návrh výparníku nízkolakého okruhu... 94 6.7. Poče rubek... 94 6.8. oučiniel přeupu epla konvekcí NV... 95 6.8. oučiniel přeupu epla ze rany palin NV... 96 6.8. oučiniel proupu epla NV... 97 6.8. Logarimický eploní pád NV... 98 6.8.4 Celková eploměnná plocha ze rany palin NV... 98 6.8.5 Výpoče kuečných pramerů NV... 99 6.8.6 Konečný přehled VV... 00 6.9. Návrh nízkolakého ekonomizéru... 00 6.9. Poče rubek... 0 6.9. oučiniel přeupu epla konvekcí NE... 0 6.9. oučiniel přeupu epla ze rany palin NE... 04 6.9.4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) NE... 05 6.9.5 oučiniel proupu epla NE... 06 6.9.6 Logarimický eploní pád NE... 06 6.9.7 Celková eploměnná plocha ze rany palin NE... 07 6.9.8 Výpoče kuečných pramerů NE... 07 4
6.9.9 Konečný přehled NE... 08 6.0. Návrh poledního upně vyokolakého ekonomizéru... 09 6.0. Poče rubek... 09 6.0. oučiniel přeupu epla konvekcí VE... 6.0. oučiniel přeupu epla ze rany palin VE... 6.0.4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VE... 6.0.5 oučiniel proupu epla VE... 4 6.0.6 Logarimický eploní pád VE... 5 6.0.7 Celková eploměnná plocha ze rany palin VE... 5 6.0.8 Výpoče kuečných pramerů VE... 6 6.0.9 Konečný přehled VE... 7 7. Návrh bubnů... 7 7.. Návrh bubnu vyokolaký okruh... 7 7.. Návrh bubnu nízkolaký okruh... 8 8. Zavodňovací porubí... 8 8.. Zavodňovací porubí vyokolaký okruh... 8 8.. Zavodňovací porubí nízkolaký okruh... 9 9. Převáděcí porubí... 0 9.. Převáděcí porubí vyokolaký okruh... 0 9.. Převáděcí porubí nízkolaký okruh... 5
6
. Úvod Koel na odpadní eplo louí pro vyuií vzniklého odpadního epla, keré přeranformuje na páru nebo horkou vodu danými paramery. Tím zvyšuje účinno výrobního proceu. vé vyuií najdou yo kole v odvěvích průmylu generující zbykové eplo (chemický, hunický průmyl). V éo práci e budu zabýva návrhem kole na odpadní eplo za palovací urbínu. Teno yp zapojení kole na odpadní eplo bývá nejčaěji vyui v paroplynovém cyklu, kdy ze palin palovací urbíny vyrábí páru, kerá vupuje do parní urbíny. Můeme e aké eka koli, keré mají přídavné hořáky a veniláory pro produkci palin. Toho e vyuívá hlavně při velkých výkyvech paramerů palin. Obr.. T- iagram paroplynového cyklu, kdy ABC je Brayonův cyklu a Rankine-Clauiuv cyklu.. voulaký koel na odpadní eplo Při uií jednolakého kole vyvává problém e zvýšením nevraných zrá dílením epla. Odvod epla ze palin probíhá při kleající eploě, ale přiváděné eplo do RCC probíhá při konanní eploě. Náledkem oho vzniká pád T (obr..), kerý zapříčiňuje zvýšení nevraných zrá dílením epla. Pouií dvoulakého kole vede ke níení éo zráy. Obr.. Exergeický diagram dvoulakého kole na odpadní eplo[ ]. Průběh eplo v T- diagramu [] Q [J] Teplo T [ C]... Teploa [kj/kgk]... Enropie T 0 [ C]... Teploa okolí 7
V praxi e můeme eka i vícelakými okruhy viz obr..4. Obr..4 Jednolaký a řílaký okruh [] Ideální oběh z hledika vyuié exergie (viz obr..5) Obr..6 Ideální binární cyklu Obr..5 Vyuií kole na odpadní eplo [] 8
. Popi kole Řešený koel je navren jako horizonální přirozeným oběhem. V horizonálním provedení jou náklady na inalaci kole niší a doba monáe kraší ne u verikálního provedení. Nevýhoda je věší zabraná plocha. amoný koel je loen z modulů, keré jou monovány a na míě pouií. Mezi jednolivými vazky rubek e nachází průlezové ovory. Napájecí voda e do palinových kolů nepřivádí o eploě 05 C, ale o eploě niší. To e provádí ochlazením vody z napájecí nádre pomocí vraného kondenzáu, kerý jde z urbíny přiblině o eploě C. Tímo způobem doáhneme lepší vychlazení konce palin, co níí komínovou zráu. Obr.. Napájecí nádr Koel celkově obahuje devě výhřevných ploch a dva lakové okruhy. Řazení ploch je provedeno podle obr... Nízkolaký okruh je vořen ekonomizérem výparníkem a přehřívákem. Mezi výparník přehřívák je vloena čá rozděleného vyokolakého ekonomizéru. Vyokolaký okruh je vořen obdobně jako nízkolaký výjimkou ekonomizéru, kerý je z důvodu vhodného vychlazení palin k nízkolakému okruhu rozdělen na ři čái. Obr.. Řazení výhřevných ploch 9
.. Pilový diagram Pro co nejvěší vyuií epla palin byl navrhnu pilový diagram. Nejvěší důraz klademe na bod, kerý určuje hlavní výkon kole. Rozdíl mezi eploou palin a eploou ohřívaného média v omo bodě bývá označován jako pinchpoin a jeho veliko e pohybuje přiblině kolem 0 C. Je o mío nejmenším eploním pádem na koli a určuje vzah mezi lakem páry a monou eplou vychlazení palin. Jelie chceme co nejvíce vychladi odcházející paliny, pouijeme velmi nízký lak páry. Vyoký lak páry způobí poměrně vyokou eplou noiele epla před ekonomizérem (navyšuje e komínová zráa). Nízký lak páry způobuje níení účinnoi parního cyklu. Při niší hodnoě T roe poče eploměnných ploch (výparník, ekonomizér, ím roou i celkové náklady na koel) zaím co při vyšší hodnoě T nedoáváme doupnou energii ze palin. Obr.. Návrh pilového diagramu 0
.. Závilo výupní eploy palin na laku páry Jak ji bylo zmíněno, ak lak páry úzce ouvií z eploou odcházejících palin. Pro upřenění zde uvádím v ab.. konkréní hodnoy laku a ěm odpovídající eploy odcházejících palin. Kdy poměr K je funkcí parních/vodních vlanoí. Pro výrobu páry muí bý plněny podmínky: g > a g4 > W. Tabulka. Závilo eploy palin na laku páry [] Vupní eploa palin 900 F, nedohřev 5 F, pinchpoin 0 F, eploa napájecí vody 0 F. Výpoče K: g g g g4 i i i i W W κ Obr..4 Pilový diagram
. Tepelný výpoče kole Zadání Navrhněe dvoulaký horizonální parní koel: vyokolaký okruh: 7,0 MPa, 500 C nízkolaký okruh: 0,6 MPa, 40 C eploa napajecí vody: 65 C mnoví palin M : 50 kg/ loení palin: O =,9% Ar=0,88% N =75,0% CO =,64% H O=7,58%.. Pomocné výpočy Cílem ěcho výpočů je přepočía hmononí ok palin na objemový ok palin, ze kerého ji můeme v záviloi na eploě urči přílušnou rychlo palin. Tabulka. Měrná hmono plynů kg/nm CO O O H O N Ar,9768,96,489 0,804,505,789 Huoa palin ρ ρ ρ x ρ x 0,064,9768 0,9,489 0,0088,789 0,75,505 0,0758 0,804,708kg / Nm ρ x ρ x ρ x CO CO O O O O HO HH N N O x Hmononí podíl loek palin [-] ρ x Ar ρ Ar Objemový ok palin M M M P 50,708 8,05Nm / M Mnoví palin [kg/]
.. Paramery vody a páry v pilovém diagramu Jednolivé body pilového byly vypočíány na základě zadaných hodno v programu excel, do kerého byly vloeny abulky IF-97 eam able. Auorem éo aplikace je Magnu Holmgren. Pro přehledno je zde uveden znovu obr.. návrh pilového diagramu. Obr.. Návrh pilového diagramu Vypočené hodnoy: Tabulka. Vyokolaký okruh p[mpa] [C] i[kj/kg] V 7 500 4,5 V 7,5 44,65,5 V 7,5 486,4088 76, 4V 7, 88,687 768,57 5V 7, 88,687 8,70 6V 7,8 8,687 55,8 7V 7,9 5 968,5 8V 8,0 57 666,99 9V 8, 65 78,76 Tabulka. Nízkolaký okruh p [MPa] [C] i[kj/kg] N 0,6 40 96,57 N 0,75 67,75 765,644 N 0,75 67,75 709,8 4N 0,75 57,75 665,9 5N 0,85 65 7,76
Volené hodnoy: Na základě konzulací a lieraury byly voleny yo hodnoy. Volené veličiny Hodnoa p V vyokolaké ohříváky 0,5MPa p N nízkolaké ohříváky 0,MPa p cve zráy v čáech VE 0,MPa zpracovávaný enalpický pád i VPII 90 kj/kg T VN nedohřevu Vyokolaký okruh 5 C T NN nedohřevu Nízkolaký okruh 0 C pinchpoin VO 0 C pinchpoin NO 0 C p v škrící venil 0,5MPa.. Výpoče paramerů vyokolakého okruhu Bod V pilového diagramu p V 7 MPa (zadanáhodnoa) V 500C (zadanáhodnoa) i V 4,5kJ/kg (z programu x- eam) v V 0,048 m /kg (z programu x - eam) Bod V pilového diagramu p i V V p i V v Δp i VPII vi 7 0,5 7,5MPa 4,5 90,5kJ/kg i V,5kJ/kg (z programu x-eam) v V V 0,04 m 44, 65C /kg (z programu x - eam) Bod V pilového diagramu V omo bodě je eploa páry regulována vřikem napájecí vody. Raději páru předehřejeme na věší eplou a náledně ji doladíme pomocí vřiku mnoví napájecí vody. Too mnoví bylo zvoleno jako 5 % z celkové hodnoy průoku vyokolakým okruhem. Obr.. Bod pilového diagramu 4
Obr..4 Regulace eploy páry [5] Obr.. Bilance vřiku Bilance vřiku M i M pv V p v 0,95 i i V 0,05 i9v iv 0,95 i V,5 kj/kg V 0,05 M pv i 9V,5 78,76 0,05 0,95 76, kj/kg i 9V 78,76 (z programu x-eamznámeeplou a lak nap.vody) V 78, 76C v 0,04609 m V / kg Bod 4V pilového diagramu p 4V 4V p v Δp vi Δp vi 7 0,5 0,5 7,MPa 88,68C (a.eploa pro daný lak) i 4V 768,57kJ/kg (z programu x- eam enalpieyé páry) v 4V 0,0685m /kg (z programu x - eam objem yé páry) Bod 5V pilového diagramu p5v p4 5V V 4V 7,MPa 88,68C (a.eploa pro daný lak) i 5V 8,7kJ/kg (z programu x- eam enalpieyé kapaliny) v 5V 0,0066 m /kg (z programu x - eam objem yé kapaliny) 5
Bod 6V pilového diagramu Mezi bubnem a ekonomizérem je oazen škrící venil p v =0,5MPa, dále nedohřev 5 C kvůli zabránění vypařování ji v ekonomizéru. p p 7, 0,5 7,8 MPa p 6V 5V 5V V T 88,68 5 8, 68C 4V NV i 6V 55,kJ/kg v 6V 0,004m /kg Bod 7V pilového diagramu rozdělený vyokolaký ekonomizér p 7V 7V p 6V Δp CVE 7,8 0, 7,9 MPa 5C (navrenáeploa) i 7V 968, kj/kg v 7V 0,00m /kg Bod 8V pilového diagramu rozdělený vyokolaký ekonomizér p 8V 8V p 7V Δp CVE 7,9 0, 8 MPa 57C (navrenáeploa) i 8V 667kJ/kg v 8V 0,0009m /kg Bod 9V pilového diagramu rozdělený vyokolaký ekonomizér p 9V 9V p 8V Δp CVE 7,9 0, 8,MPa 65C ( eploa nap. vody) i 9V 78,76kJ/kg (enalp.nap. vody) v 9V 0,000m /kg.. Výpoče paramerů nízkokolakého okruhu Bod N pilového diagramu p N 0,6 MPa (zadáno) N 40C ( zadáno) i N 96,57kJ/kg (x - eam jako funkce eploy a laku) v N 0,856m /kg 6
Bod N pilového diagramu p N N p N p N 67,75C ( 0,6 0,5 0,75MPa) eploaaurace) i N 765,64kJ/kg (x - eamyá pára) v N 0,555m /kg Bod N pilového diagramu p N N p N 67,75C 0,75MPa) i N 709,8kJ/kg (x - eamyá kapalina) v N 0,00m /kg Bod 4N pilového diagramu p 4N p N 0,75MPa 4 N - TNV 67,75-0 57,75C i 4N 665,9kJ/kg (x - eam jako funkce eploy a laku) v 4N 0,0009m /kg Bod 5N pilového diagramu p 5N 5N p 4N p NE 0,75 0, 65C ( eploa nap. vody) 0,85MPa) i 5N 7,7kJ/kg (x - eam jako funkce eploy a laku) v N 0,000m /kg 7
.. Bilance palin V éo kapiole je provedena bilance na raně palin. Jou zde určeny enalpie palin, a o z konkréních objemových podílů v rozahu 00 C - 600 C. Hodnoy palin v pilovém diagramu jou poom inerpolovány z ab..4. Tabulka.4 Enalpie palin O [kj/nm ] CO [kj/nm ] N 00 C 00 C 00 C 400 C 500 C 600 C 67 407 55 699 850 70 57 559 77 994 5 [kj/nm ] 0 60 9 57 666 804 H O [kj/nm ] 50 04 46 66 795 969 Ar[kJ/Nm ] 9 86 78 7 456 557 Enalpie [kj/nm ],44 66,08 40,59 54,57 686,79 8,4 Tabulka.5 Objemový podíl loek palin [-] O Ar N CO H O 0,9 0,0088 0,75 0,064 0,0758 Výpoče enalpie palin Enalpie 00C x CO i CO x H O i H O x N i N x O i O 0,064 70 0,0758 50 0,750 0,9 0,088 9,4 kj/nm x Ar i Ar Enalpie palin v bodě A Jeliko známe vupní eplou palin 600 C, ak známe i enalpii palin, kerá odpovídá hodnoě 8, kj/nm. Enalpie palin v bodě Při výpoču enalpie palin v bodě je brán v úvahu pinchpoin 0 C. Tímo je navrena eploa palin. T 0C 98, 68C 5V Ze známé eploy a enalpií palin z ab..4 inerpolací doaneme poadovanou hodnou enalpie. 8
I ( I I 00 ) 98,68 (40,59 66,0) 98,68 00 00 00 I 00 400,8kJ / Nm.4. Výkony výhřevných ploch Rozmezí bodů palin A v pilovém diagramu nám znázorňuje výkon kole. ΔI A I A I 8, 400,8 40,4 kj/nm Teplo předané palinami v rozmezí A Q A ΔI A M O 40,4 8,04 50,80MW.4. Tepelné zráy áláním Maximální epelný výkon Q I M 84 8,05 98,MW Q Q A A O Zráy konvekcí a áláním [MW] z z C (Q A ) 0,7 0,8MW 0,0 (98,) 0,7 C konana pro kole na zemní plyn C 0,0 Poměrná zráa konvekcí Qz 0,8 z 0,0085 0,85% Q 98, A Poom eplo předané páře v rozmezí A- Q Q V6V V6V Q A 50,65MW ( z ) 50,80( 0,0085).4. Hmononí průok páry vyokolakým okruhem Hmononí průok páry vyokolakým okruhem vypočeme z ji známého Q V-6V a e zohledněním vřiku ím doáváme rovnici, ve keré figuruje pouze jedna neznámá M PV. M M pv pv Q M,97kg / ) 0,05 M 50660,95 (4,5,5) 0,95 (,5 55,8) 0,05 (,5 78,76) V 6V PV M ( i V PV i (i V V i V Q V 6 ) 0,95 ( i i V V 6V PV i V ) 0,05 ( i i V 9V i 0,95 M 9V ) PV ( i V i 6V ) 9
.4. Vyokolaký okruh- předaná epla Vyokolaký přehřívák VPII Q VPII M PV i i,97 4,5.5 4,65MW V V Vyokolaký přehřívák VPI VPI Q 0,95 M PV V 4V i i 0,95,97 76, 768,57,6MW Vyokolaký výparník VV VV Q 0,95 M PV 4V 6V i i 0,95,97 768,57 55,8,0MW Vyokolaký ekonomizér : VE Q 0,95 M PV 6V 7V i i 0,95,97 55,8 968,55 6,7MW Vyokolaký ekonomizér : VE Q 0,95 M PV 7V 8V i i 0,95,97 55,8 968,55 6,57MW Vyokolaký ekonomizér : VE Q 0,95 M PV 8V 9V i i 0,95,97 55,8 968,55 8,47MW 0
.4.4 Nízkolaký okruh-předaná epla Při výpoču předaných epel v nízkolakém okruhu vycházíme opě jako u vyokolakého okruhu ze známých hodno j. eploa palin v bodě H odpovídá eploě N navýšené o pinchopin, kerý je volen 0 C. T H 0C 67,75 0 77, 75C N Z éo hodnoy je zjišěna pomocí inerpolace enalpie palin. I H I 00 (I 00 I 00 00 ) 77,75 (66,08,44) 77,75,44 00 6,kJ/N m Jelie chceme zjii předané eplo v nízkolakém okruhu, ak v pilovém diagramu éo čái odpovídají body palin E H. Bod H je ji znám, a paramery palin v bodě E e určí z odebraných výkonů ploch řazených před bodem E. Co jou yo plochy: vyokolaký přehřívák I, vyokolaký přehřívák II, výparník, ekonomizér. I Q Q V-7V AE Q VPII Q Q Q QV7V 56,9 57,09MW ( z ) ( 0,0085) VPI VV VE 4,6,6,0 6,7 56,9MW Jelie známe předané eplo, můeme z něj zjii veliko enalpie v bodě E. A E I A E Q M I A E A I E 57090 8,0 I E 480, kj/nm I A I A E I I E E 8,4 480, 50,54 kj/nm Teplou palin zjiíme inerpolací z ab..4. (Výpoče je obdobný jako u inerpolace enalpie proo zde není uveden.) T E 6,88C Pokud jou známy enalpie palin v bodech E- H je mono počía eplo dodané palinami a eplo předané parou mezi body N-4N.ále určíme hmononí průok páry nízkolakým okruhem. ΔI E H I E I H 50,54 6, 4, kj/nm Teplo dodané palinami Q E-H ΔI E-H M 4, 8,0,48MW
Při bilanci epel palin a páry muíme brá zřeel, e je do nízkolakého okruhu včleněn ekonomizér, kerý aké odebere čá epla palinám, eno fak je brán v úvahu při počíání hmononího průoku v nízkolakém okruhu. Tudí eplo předané mezi body N - 4N parou je: Q Q N 4N N 4N Q E H ( 7,7MW z) - Q VE Hmononí průok páry NO bude:,48 ( 0,0085) 6,70 M PN i Q N N4N i 4N 7,7 000 96,57 665,9 kg/ Předaná epla v eploměnných plochách nízkolakého okruhu Nízkolaký přehřívák Q NP M PN i i 96,57 765,64 0,5MW N N Nízkolaký výparník Q NV M PN i i 765,64 665,9 6,99MW N 4N Nízkolaký ekonomizér Q NE M PN i i 665,9 7,76,79 MW 4N 4N Obr..5 Teploměnná plocha
4. Návrh palinového kanálu - úvod Rozměry palinového kanálu vychází z návrhu eploměnné plochy. V éo práci je palinový kanál navren dle vyokolakého přehříváku VPII. Na obr..6 je vidě konrukce palinového kanálu a jeho moná, kerá e provádí vunuím jednolivých eploměnných vazků do palinového kanálu pomocí jeřábu obr..5. Pokud by palinový kanál přeáhl šířku, kerou dovoluje převoz, muí e rozděli vazek na více kuů, kdy e do celkové šířky ji započíávají přídavky na vary a loušťky ěny. V éo práci ovšem problém dopravy neřeším. Obr. 4. Moná Obr. 4. palinový kanál Při návrhu VPII jou vybírány ebrované rubky, jejich rozměry budou vdy uvedeny. Je anoven jejich poče v jedné podélné řadě. ále je počíána příčná rozeč na jejím základě a poču rubek je počena šířka palinového kanálu. Po omo návrhu je nuné zkonrolova rychlo proudění páry. Rychloi palin e volí u ěcho palinových kolů do 0 m/ z důvodu lakových zrá.(turbína muí prolači paliny a do komína) Náledující operací je výpoče průočné plochy palin, kdy e zvolenými rychlomi palin, návrhové šířky, rozměrů ebrovaných rubek, a vypočeným objemovým průokem palin (vdy pro řední eplou) e navrhne výška palinového kanálu. Vypočené hodnoy jou zaokrouhlovány, a proo je nezbyné prové přepoče rychloi palin a kuečné průočné plochy.
4.. Návrh palinového kanálu výpoče 4.. Výpoče palinového kanálu dle VPII Vyjdeme ze vzorce pro rychlo proudění páry v porubí w p, jelie rychlo páry má bý v rozmezí 5-5 m/. Volím rychlo páry m/. f M PV w v pára VPII,97 0,0446 0,04459 m f [m ] eploměnná plocha ze rany páry v VPII [m /kg] řední měrný objem páry v VPII w páry [m/ ] rychlo páry řední měrný objem páry v přehříváku VPII: v VPII v v 0,048 0,04 vvpii 0, 0446 m kg Výpoče poču rubek Tabulka 4. Rozměry rubek VPII Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,08 m Vniřní průměr r. d 0,0 m Průměr eber 0,068 m Tloušťka rubky r 0,004 m Poče eber na m n 05 m - Rozeč mezi ebry 0,0095 m Výška eber h 0,05 m Tloušťka eber 0,00 m 4. Trubky VPII Z vybraných paramerů rubek a poadované eploměnné plochy je vypočeno mnoví rubek. 4 f π d 4 0,04459 π 0,0 n r 6,09 6 rubek 4
Konrola rychloi páry v porubí Jeliko byl poče rubek zaokrouhlen, je nuné přepočía rychlo palin. M PV v π d n 4,97 0,0446 4 π 0,0 6 w VPII PII r,0m/ Rychlo vyhovuje Určení kuečného objemového průoku palin Objemový průok palin nezohledňuje eplou, udí jej muíme přepočía na kuečný objemový průok. Ten e počíá ze řední eploy palin, podle pilového diagramu omu odpovídají body palin A B, kdy bod a známe a hodnoy enalpie a eploy v bodě B zíkáme odečením odebraného výkonu VPII. Enalpie palin v bodě B I pb I pa QVPII ( z ) M 465,94 8,4 794, kj/nm (0,997)8,0 Návrhová eploa v bodě B palin Bnavrh inerpolací 574, 0 C řední eploa proudu palin pro přehřívák II 574, 600 B A O II 587, 65 C M kuečný objemový průok II 7,5 587,65 7,5 M 8,0 7,76 m 7,5 7,5 K Rozměry palinového kanálu Rychlo proudění palin volím w pal 0 m.ze kuečného objemového průoku palin a známé rychloi lze ji nadno dopočía návrhovou průočnou plochu palin N. N M w K pal 7,76 7,7 m 0 5
Rozeč rubek:příčná rozeč a 0,068 0,05 0,08 m Ž a [m] mezera volena 5mm pro přehříváky je volena podélná rozeč = 0,7m Šířka palinového kanálu: Š nr Š 0,08 6 0,08 5,7 m 4.4 palinový kanál Průočná plocha palin Od plochy palinového kanálu odečeme všechny půměy rubek a eber. Tím zíkáme průočnou plochu pro paliny. N Š H H n r h H n n r 6
Výška palinového kanálu: H Š n r N h n n r 7,7,878m 5,7 0,086 0,050,00056 Konrola: Š H Š H 0, 5,7,88 0,8 0, Vyhovuje Přepoče vlivem zaokrouhlování: Obr. 4.5 palinový kanál K Š H H n r h 5,7,88,88 0,08 6 0,05 0,00 05 6 H n n r 7,64 m w pk M K ppr 7,76 0,00 m/ 7,64 Tabulka 4. Přehled veličin Název veličiny Značení veličiny Hodnoa Rychlo páry VPII wpii m/ Rychlo palin wpk 0,00 m/ Výška palinového kanálu H,88 m Šířka palinového kanálu Š 5,7 m Příčná rozeč mezi rub. VPII 0,08 m Podélná rozeč mezi rub. VPII 0,7 m Poče rubek nr 6 7
5. Výhřevné plochy -návrh Jelie jou ji navrené rozměry palinového kanálu (podle VPII), ak další eploměnné plochy e navrhují dle ěcho rozměrů. Při výpoču jou vybírány normalizované rozměry rubek. Výška eber e liší pro přehříváky a výparníky. Ve výpoču bereme yo rozměry pro přehříváky v rozmezí 0 5 mm a pro výparníky je oo rozmezí 5-9 mm. Při určování poču eber je brána jako daná hodnoa 50 eber/m od éo hodnoy jou dopočíávány kuečné. U rubek ebry je příčná rozeč určena průměrem pře ebra a rozměrem a. amoný návrh jednolivých eploměnných ploch je náledující: Ze známých vupních eplo vody či páry, vupních hodno palin a ádaného výkonu e vypočíají paramery palin na výupu. alším výpočem je určení ředního logarimického eploního pádu. Ze všech ěcho známých hodno e určí oučiniel proupu epla, kerý je poui v rovnici přeupu epla. Z éo rovnice jou počíány počy podélných řad. Teno poče řad e zaokrouhlí na celý poče řad. Po omo zaokrouhlení je nuné přepočía výkon dané plochy ím i výupní eploy palin za eploměnnou plochou. Obr. 5.Pohled na eploměnné plochy 8
5.. Návrh výhřevných ploch- poup V éo kapiole je uveden poup výpočů, pouié vzorce a obaené veličiny Úhlopříčná rozeč ú [mm] Poměrné rozeče σ, 0,5 [mm] σ, oučiniel přeupu epla konvekcí K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 Tabulka 5. Veličiny oučiniele přeupu epla konvekcí Název oučiniele Zkraka Jednoky Opravy na poče podélných řad Cz [-] Poměrných rozečí [-] Tepelné vodivoi l [W/mK] ynamické vikoziy palin q p [m - ] 9
oučiniel přeupu epla ze rany palin R h μ E ψ k ε ψ k Tabulka 5. oučiniel přeupu epla ze rany palin Název Zkraka Jednoky Poznámky Podíl ploch čáí rubky bez eber a celkové plochy ze h / [-] r. palin Podíl výhřevných ploch eb. a celkové plochy ze / [-] rany palin ouč. efekivnoi eb. E [-] Je určen z nomogramu ouč. přeupu epla konvekcí a K [W/m K] Koeficien znázorňují nerovnoměrno rozloení y [-] a K po povrchu ouč. rozšíření ebra m [-] Poměrná zářivo e [W/m K] Volíme hodnou e=0,00w/m K oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) R λ 0,0 d p e w p d p e 0,8 Pr 0,4 P c c l c m Tabulka 5. oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) Název Zkraka Jednoky Poznámky oučiniel epelné vodivoi vody p [W/mK] (páry) Ekvivalenní průměr d e w p [mm] Při proudění uvniř rubek je roven vniřnímu průměru d Rychlo páry [m/] Prandlovo čílo Pr p [-] Opravný koeficien na poměrnou délku C l [-] Volí e hodnoa pro poměr l/d e > 50 Opravný koeficien Je závilý na eploě proudu a ěny a při C viz. Pozn. [-] ochlazování e volí roven Opravný koeficien mezikruí C m [-] Při dvouranném ohřevu roven 40
oučiniel b β λ ψ K ( ε ψ K ) Tabulka 5.4 oučiniel b Název Zkraka Jednoky Poznámky oučiniel epelné vodivoi eber [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK oučiniel proupu epla K R R M Pm ε Tabulka 5.5 oučiniel proupu epla Název Zkraka Jednoky Teploměnná plocha ze rany páry na m rubky Pm [m ] Teploměnná plocha ze rany palin na m rubky m [m ] n př Poče podélných řad R Tabulka 5.6 Poče podélných řad Název Zkraka Jednoky Celková eploměnná plocha ze rany palin p [m ] Teploměnná plocha ze rany palin na jednu podélnou řadu R [m ] 4
Celková eploměnná plocha ze rany palin Q K Δ ln Tabulka 5.7 Celková eploměnná plocha ze rany palin Název Zkraka Jednoky Předané eplo v počíáné ploše Q [J] řední logarimický ln eploní pád [K] oučiniel proupu epla K [W/m K] Δ ln řední logarimický eploní pád Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 5.8 řední logarimický eploní pád Název Zkraka Jednoky Věší eploní pád [ C] Měší eploní pád [ C] Teploměnná plocha ze rany páry Pm π d 4
5.. Návrh výhřevných ploch- Výpoče druhého upně vyokolakého přehříváku Výpoče navazuje na ji vypočené veličiny v kapiole.6. Pro přehledno jou zde dány ji vypočíané důleié hodnoy. Tabulka 5.9 Rozměry rubek Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,08 m Vniřní průměr r. d 0,0 m Průměr eber 0,068 m Tloušťka rubky r 0,004 m Poče eber na m n 05 m - Rozeč mezi ebry 0,0095 m Výška eber h 0,05 m Tloušťka eber 0,00 m Obr. 5. Trubky VPII 5.. oučiniel přeupu epla konvekcí VPII oučiniel přeupu epla e bude počía dle vzorce : K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 Přičem známé vupující veličiny jou yo: Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel oprav na poče podélných řad C Z 0,85 Určen z [], obr. 8.4 r.6.předpokládaný poče řad v rozmezí 0-5. Voleno ierováno na 0,85 oučiniel epelné vodivoi palin ouč. dynamické vikoziy palin l 0,0748 W/mK Inerpolací z [] q 0,00009 m / ab.. pro danou ř. eplou palin 4
Počíané veličiny: Poměrná podélná rozeč σ σ 0,7 0,08 0,08 0,08,079,84, 0,5,84,079,66 [mm],,84-0,5,66 - Výpoče K 0,c 0,0,85 55,55W/m z K 0 0,5 0, 0, λ 0,54 0,0748 0,0095 h 0,08 0,0095 0,4 0,54 w pal p 0,05 0,0095 0,65 0,4 0,000,0095 0,00009 0,65 oučiniel efekivnoi eber β λ ψ K ( ε ψ K ) 0,85 55,55 46,44 0,00 40 ( 0,00 0,85 55,55) Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel epelné vodivoi eber Y [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK Poměrná zářivo e [W/m Volíme hodnou K] e=0,00w/m K Tabulka 5.0 Známé veličiny 44
oučiniel efekivnoi eber E e odečíá z [], r. 4 a závií na: h 46,44 0,05 0,068 E 0,8 0,08 5.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VPII R h μ E ψ k ε ψ k Tabulka 5. Volené veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi ouč. rozšíření ebra m [] Pro ebra konanním průřezem e volí Podíl ploch: Výhřevné plochy eber / celková plocha ze rany palin 0,068 0,08 0,068 0,08 0,0095 0,00 0,08 0,08 0,80 Podíl volných rubek a celkové plochy h 0,80 0,69 Výpoče: R 0,85 55,55 0,00 0,85 55,55 0,69 0,8 0,80 6,W/m K 45
5.. oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VPII R λ 0,0 d p e w p d p e 0,8 Pr 0,4 P c c l c m Pro zjišění dynamické vikoziy, epelné vodivoi páry, Prandlova číla je nuné zná řední hodnoy laku a eploy. Na základě ěcho údajů vloených do aplikace X-eam můeme yo hodnoy vypočía. P v ř TŘ ř p v V V V p v V v V 7 7,5 7,075MPa 500 44,65 46,C 0,048 0,04 0,0446m / kg Tabulka 5. Odečené hodnoy Název Zkraka Hodnoa oučiniel epelné vodivoi p 0,068[W/mK] vody (páry) Prandlovo čílo Pr 0,988 ynamická vikozia páry m,70-5 N/m Přepoče dynamické vikoziy na kinemaickou _ 5 6 p p v,70 0,0446, 0 m / Výpoče: 0,8 0,068,0 0,08 0,4 R 0,0 0,988 / 6 0,00, 0 097,4W m K 46
5..4 oučiniel proupu epla VPII oučiniel proupu epla počíáme dle vzorce níe. Nejdříve je nuné počía plochy ze rany páry na m rubky a plochu ze rany palin na m rubky. K R R M Pm ε Teploměnná plocha ze rany palin na m rubky VPII M 0,65m n n n 0,068 0,08 ( 05 0.00) 0,068 05 0,00 ( 05 4 0,08 4 ) Teploměnná plocha ze rany páry na m rubky VPII P M d 0,0 0, 094m Výpoče K R R M Pm ε 6, 0,46W / m K 0,65 0,00 097,4 0,094 5..5 Logarimický eploní pád VPII 47
Logarimický eploní pád e vypoče dle vzorce: Δ ln Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 5. známé veličiny Název Hodnoa Vup. Teploa palin 600 C Výup. Teploa palin 574, C Vup. Teploa páry 44,65 C Výup. Teploa páry 500 C Předané eplo 4,6 MW Obr. 5. Teploní pád VPII Výpoče logarimického eploního pádu VPII ln A B V V ln 600 500 00C 49,67 C,7 C 5..6 Celková eploměnná plocha ze rany palin VPII Z rovnice předaného epla e vyjádří celková eploměnná plocha ze rany palin VPII Q K Δ ln 6 4,6 0 0,46,7 6m Teploměnná plocha ze rany palin na řadu pr M nr,6576 57, 67 0 m Poče podélných řad n př R 6,56,05řad 57,67 48
5..7 Výpoče kuečných pramerů Vlivem zaokrouhlení poču řad na celé kuy jme nuceni přepočía výupní hodnoy. kuečná eploměnná plocha při daném poču řad K Rnř H 57,67,88 4, 45m kuečně předané eplo při daném poču řad Q Q ku ku K pk ln 490,96W 0,46 4,45,7 Konrola výpoču Konrola VPII Q Q 490, 460 ku Q VPII VPII 460 00,7 % Odchylka činí,7% kuečná enalpie v bodě B VPII Qku 490,96 IpB IpA 8,4 794,77 kj/nm ( z ) M (0,997)8,0 kuečná eploa v bodě B T B (I B I I 600 500 I ) 00 00 (794,77 686,79) 00 8,4-686,79 574,77C 49
5..8 Konečný přehled VPII Obr. 5.4 Návrh VPII Tabulka 5.4 VPII hodnoy Veličina Zkraka Hodnoa kuečná enalpie v bodě B I pb 794,77 kj /Nm kuečná eploa v bodě B T pb 574,77 C Poče rubek v řadě n r 6 rubek Poče podéných řad n ř řady kuečné předané eplo Q ku 490, kj 5.. Návrh prvního upně vyokolakého přehříváku Tabulka 5.5 Rozměry rubek VPI Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,07 m Vniřní průměr r. d 0,057 m Průměr eber 0,0577 m Tloušťka rubky r 0,004 m Poče eber na m n 5 m - Rozeč mezi ebry 0,0044 m Výška eber h 0,0 m Tloušťka eber 0,00 m Obr. 5.5 Žebrovaná rubka VPI 50
5.. Poče rubek Rozměry palinového kanálu zůávají ejné, navrhuje e poče rubek. Mezera mezi ebrovanými rubkami a je volena 7mm. n r VPI Ž Š a 0,5 7 mm VPI 55,7 7 74,7mm 570 74,77 70,04 rubek Je zvoleno 70 rubek. Pro zvolený poče rubek nuné zkonrolova rychlo páry. Tabulka 5.6 Hodnoy VPI Název Zkraka Hodnoa Tlak páry v bodě V P V 7,5 MPa Tlak páry v bodě 4V P 4V 7, MPa Měrný objem V v V 0,0460 m/kg Měrný objem 4V V 4V 0,06m/kg Předané eplo VPI Q VPI,6 MW v VPI Konrola rychloi proudění páry v v v 4v 0,0460 0,06 0.060 m / kg M PV v π d n 4,97 0,060 4 π 0,057 70 w VPII PI Rychlo proudění vyhovuje. r,68m/ rozmezí 5-5m/ Návrhová enalpie palin v bodě C I pcn I pb QVPI ( z ) M 6 794,77 68,09 kj/nm (0,997)8,0 Návrhová eploa palin v bodě C T pcn (IC I400) 00 (68,09 54,57) 00 496, 79C I I 686,79-54,57 500 400 5
kuečný objemový průok Výpoče řední eploy: 574,77 496,79 B C O VPI 55, 78 C M K M VPI 7,5 7,5 55,78 7,5 8,0 7,5 49,56 m Výpoče průočné plochy palin VPI KVPI Š H H n r h 5,7,88,88 0,07 6 0,05 0,00 5 70 5,58 H n n r m Výpoče kuečné rychloi palin VPI w pkvpi M K ppr 49,56 9,94 m/ 5,58 5.. oučiniel přeupu epla konvekcí VPI oučiniel přeupu epla e bude počía dle vzorce: K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 Přičem známé vupující veličiny jou yo: Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel oprav na poče podélných řad C Z 0,9 Určen z [], obr. 8.4 r.6.předpokládaný poče řad v rozmezí 0-5. Voleno ierováno na 0,9 oučiniel epelné vodivoi palin ouč. dynamické vikoziy palin l 0,06589 W/mK Inerpolací z [] q 0,0000804 m / ab.. pro danou ř. eplou palin 5
Počíané veličiny: Poměrná podélná rozeč 0,7 0,07 σ,47, 0,5,6,47,644 [mm] 0,0747 0,07 σ,6,6 -,644 -, 0,460 Výpoče K 0,c 0, 0,9 46,5W/m z 0,460 K 0 0, 0, λ 0,54 h 0,0658 0,07 0,0044 0,0044 0,4 0,54 w pal p 0,05 0,0044 0,4 0,65 9,940,0044 0,0000804 0,65 oučiniel efekivnoi eber β λ ψ K ( ε ψ K ) 0,85 46,5 0,00 40 ( 0,00 0,85 46,5) 4,69 Tabulka 5.7 Známé veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel epelné vodivoi eber Y [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK Poměrná zářivo e [W/m Volíme hodnou K] e=0,00w/m K 5
oučiniel efekivnoi eber E e odečíá z [], r. 4 a závií na: h 4,68 0,05 0,0577 E 0,88 0,07 5.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VPI R h μ E ψ k ε ψ k Tabulka 5.8 Volené veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi ouč. rozšíření ebra m [] Pro ebra konanním průřezem e volí Podíl ploch: Výhřevné plochy eber / celková plocha ze rany palin 0,0577 0,07 0,0577 0,07 0,0044 0,07 0,00 0,07 0,904 Podíl volných rubek a celkové plochy h 0,904 0,0957 Výpoče: R 0,8546,5 0,000,85 46,5 0,0957 0,880,904,49W/m K 54
5..4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VPI R λ 0,0 d p e w p d p e 0,8 Pr 0,4 P c c l c m Pro zjišění dynamické vikoziy, epelné vodivoi páry, Prandlova číla je nuné zná řední hodnoy laku a eploy. Na základě ěcho údajů vloených do aplikace X-eam můeme yo hodnoy vypočía. P v ř TŘ ř p v V V V p4 4 V v4 V 7, 7,5 7,5MPa 486,4 88,68 87,5C 0,0460 0,06 0,060m v / kg Tabulka 5.9 Odečené hodnoy Název Zkraka Hodnoa oučiniel epelné vodivoi p 0,065[W/mK] vody (páry) Prandlovo čílo Pr,074 ynamická vikozia páry m,80-5 N/m Přepoče dynamické vikoziy na kinemaickou _ 5 6 p p v,8 0 0,06 0,859 0 m / Výpoče: 0,8 0,065,0 0,08 0,4 R 0,0,074 / 6 0,057 0,859 0 50,6W m K 55
5..5 oučiniel proupu epla VPI oučiniel proupu epla počíáme dle vzorce níe. Nejdříve je nuné počía plochy ze rany páry na m rubky a plochu ze rany palin na m rubky. K R R M Pm ε Teploměnná plocha ze rany palin na m rubky VPI M 0,898m n n n 4 0,0577 0,07 ( 50.00) 0,0577 50,00 ( 5 0,07 4 ) Teploměnná plocha ze rany páry na m rubky VPI P M d 0,057 0, 0807m Výpoče K R R M Pm ε 6, 50,6 0,898 0,0807 0,00 6,90W / m K 56
5..6 Logarimický eploní pád VPI Logarimický eploní pád e vypoče dle vzorce: Δ ln Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 5.0 známé veličiny Název Hodnoa Vup. Teploa palin 574 C Výup. Teploa palin 496,79 C Vup. Teploa páry 88,68 C Výup. Teploa páry 486,4 C Předané eplo,6 MW Obr. 5.6 Teploní pád VPI Výpoče logarimického eploního pádu VPI ln A B V V ln 574 486,4 88,4C 496,79 88,68 07,66 C 9,677 C 5..7 Celková eploměnná plocha ze rany palin VPI Z rovnice předaného epla e vyjádří celková eploměnná plocha ze rany palin VPII Q K Δ ln 6,6 0 6,9 9,67 59,67m 57
Teploměnná plocha ze rany palin na řadu pr M H nr,898,88 70 87, 6 0 m Poče podélných řad n př R 59,6 4,044řad 87,6 5..8 Výpoče kuečných pramerů VPI Vlivem zaokrouhlení poču řad na celé kuy jme nuceni přepočía výupní hodnoy. kuečná eploměnná plocha při daném poču řad K Rnř 87,6 4 490, 44m kuečně předané eplo při daném poču řad Q Q ku ku K pk ln 579, W 6,9 490,44 9,67 Konrola výpoču Konrola VPI Q Q 5,79 6 ku Q VPI VPI 460 00,0 % Odchylka činí,0% kuečná enalpie v bodě C VPI Qku 579, Ipc IpB 794,77 68,4 kj/nm ( z ) M (0,997)8,0 kuečná eploa v bodě C T C (IC I400 ) 00 (68,4 54,57) 00 497, 65C I I 686,7-54,57 500 400 58
5..9 Konečný přehled VPI Obr. 5.7 Návrh VPI Tabulka 5. VPI hodnoy Veličina Zkraka Hodnoa kuečná enalpie v bodě C I pc 68,4 kj /Nm kuečná eploa v bodě C T pc 497,65 C Poče rubek v řadě n r 70 rubek Poče podéných řad n ř 4řady kuečné předané eplo Q ku 5,79 kj 59
6. Návrh výparníku vyokolakého okruhu Tabulka 6. Rozměry rubek VV Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,057 m Vniřní průměr r. d 0,049 m Průměr eber 0,0954 m Tloušťka rubky r 0,00 m Poče eber na m n 75 m - Rozeč mezi ebry 0,0057 m Výška eber h 0,09 m Tloušťka eber 0,00 m Obr. 6. Žebrovaná rubka VV 6.. Poče rubek Rozměry palinového kanálu zůávají ejné, navrhuje e poče rubek. Mezera mezi ebrovanými rubkami a je volena mm. n r VV Ž Š a 0,5 7 mm VV 95,4 06,4mm 570 06,4 49,0 rubek Je zvoleno 49 rubek. Pro zvolený poče rubek nuné zkonrolova rychlo páry. Návrhová eploa palin v bodě T pn 98, 68C kuečný objemový průok Výpoče řední eploy: VPI C N 98,68 497,65 98, 86C M K M VV 7,5 7,5 Výpoče průočné plochy palin VV 98,86 7,5 8,0 7,5 90 m KVPI Š H H n r h 5,7,88,88 0,057 49 0,09 0,00 75 49 H n n r 9,8 m 60
Výpoče kuečné rychloi palin VV w pk VV M K ppr 90 9,8 9,74 m/ 6.. oučiniel přeupu epla konvekcí VV oučiniel přeupu epla e bude počía dle vzorce: K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 Přičem známé vupující veličiny jou yo: Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel oprav na poče podélných řad C Z Určen z [], obr. 8.4 r.6.předpokládaný poče řad věší ne rozmezí 0-5. Voleno oučiniel epelné vodivoi palin ouč. dynamické vikoziy palin Počíané veličiny: l 0,0548 W/mK Inerpolací z [] q 0,0000568 m / ab.. pro danou ř. eplou palin Poměrná podélná rozeč 0,7 0,057 σ,05, 0,5,866,05,54 [mm] 0,064 0,057 σ,86,86 -,54 -, 0,690 6
Výpoče K 0,c 0,0,85 9,55W/m z K 0 0, 0,690 λ 0, 0,0548 0,0057 0,54 h 0,08 0,0057 0,4 0,54 w pal p 0,09 0,0057 0,65 0,4 9,740,0057 0,0000568 0,65 oučiniel efekivnoi eber β λ ψ K ( ε ψ K ) 0,85 9,55 0,00 40 ( 0,00 0,85 9,55) 9,67 Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel epelné vodivoi eber Y [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK Poměrná zářivo e [W/m Volíme hodnou K] e=0,00w/m K Tabulka 6. Známé veličiny oučiniel efekivnoi eber E e odečíá z [], r. 4 a závií na: h 9,67 0,09 0,0954 E 0,057 0,84 6.. oučiniel přeupu epla ze rany palin VV R h μ E ψ k ε ψ k 6
Tabulka 6. Volené veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi ouč. rozšíření ebra m [] Pro ebra konanním průřezem e volí Podíl ploch: Výhřevné plochy eber / celková plocha ze rany palin 0,954 0,057 0,0954 0,057 0,0057 0,00 0,057 0,057 0,9 Podíl volných rubek a celkové plochy h 0,9 0,084 Výpoče: R R 0,85 9,55 0,084 0,84 0,9 6,86W/m K 0,00 0,85 9,55 0 6.. oučiniel proupu epla VV oučiniel proupu epla počíáme dle vzorce níe. Nejdříve je nuné počía plochy ze rany páry na m rubky a plochu ze rany palin na m rubky. K ε R 6
6.. Logarimický eploní pád VV Logarimický eploní pád e vypoče dle vzorce: Δ ln Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 6.4 známé veličiny Název Hodnoa Vup. Teploa palin 496 C Výup. Teploa palin 98 C Vup. Teploa páry 88,68 C Výup. Teploa páry 88,68 C Předané eplo,0 MW Výpoče logarimického eploního pádu VV ln C B 4V V ln 496 88 08,97C 98,88 88,68 0 C 65,46 C Obr. 6. Teploní pád VV 6..4 Celková eploměnná plocha ze rany palin VV Z rovnice předaného epla e vyjádří celková eploměnná plocha ze rany palin VPII Q K Δ ln 6,0 0 5,49 65,46 979,08m Teploměnná plocha ze rany palin na řadu M n n n,808 m 4 0,0954 0,057 ( 750.00) 0,0954 750,00 ( 75 0,057 4 ) pr M H nr,808,88 49 0, 5 m 64
Poče podélných řad n př R 978,08 6,08řad 0,5 6..5 Výpoče kuečných pramerů VV Vlivem zaokrouhlení poču řad na celé kuy jme nuceni přepočía výupní hodnoy. kuečná eploměnná plocha při daném poču řad K Rnř 0,5 6 9684, 07m kuečně předané eplo při daném poču řad Q Q ku ku K pk 858W ln 5,49 9684,07 65,46 Konrola výpoču Konrola Vv Q ku Q VV 00 0,54 % Q VP Odchylka činí 0,54% kuečná enalpie v bodě VV Qku 858 Ip IpC 68,4 404, kj/nm ( z ) M (0,997)8,0 kuečná eploa v bodě T (I I00 ) 00 (404, 40,59) 00 0, 9C I I 54,57-40,59 400 00 65
6..6 Konečný přehled VV Obr. 6. Návrh VV Tabulka 6.5 VV hodnoy Veličina Zkraka Hodnoa kuečná enalpie v bodě I p 404,kJ /Nm kuečná eploa v bodě T p 0,9 C Poče rubek v řadě n r 49 rubek Poče podéných řad n ř 6 řad 6.. Výpoče VE Při pouií dvojlakého kole je nuné rozděli vyokolaký ekonomizér a o na čái. Pokud bychom jej nerozdělili, ak by paliny nemohly ohřá páru v nízkolakém okruhu na poadovanou eplou. Tabulka 6.6 Rozměry rubek Obr. 6.4 Trubky VE Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,08 m Vniřní průměr r. d 0,0 m Průměr eber 0,066 m Tloušťka rubky r 0,004 m Poče eber na m n 70 m - Rozeč mezi ebry 0,0058 m Výška eber h 0,04 m Tloušťka eber 0,00 m 66
6.. Poče rubek Rozměry palinového kanálu zůávají ejné, navrhuje e poče rubek. Mezera mezi ebrovanými rubkami a je volena mm. n r VPI Ž Š a 7 mm VPI 66 77mm 570 0,5 67,94 rubek 77 Je zvoleno 70 rubek. Pro zvolený poče rubek nuné zkonrolova rychlo páry. Tabulka 6.7 Hodnoy VPI Název Zkraka Hodnoa Tlak páry v bodě V P 6V 7,8 MPa Tlak páry v bodě 4V P 7V 7,9 MPa Měrný objem V V 6V 0,04 m/kg Měrný objem 4V V 7V 0,09m/kg Předané eplo VE Q VE 6,7 MW v VE Konrola rychloi proudění páry v 6v v 7v 0,04 0,09 0.006 m / kg M PV v π d n 4 w VE VE r,97 0,0060 4 0,6m/ π 0,0 68 Rychlo proudění je přiliš nízká. Muí e rozděli kanál w pve 0,6,m/ Návrhová enalpie palin v bodě E Obr. 6.5Rozdělený palinový kanál I pen I p QVEI ( z ) M 670, 404, 50,09kJ/Nm (0,997)8,0 67
Návrhová eploa palin v bodě E T pen (IE I00) 00 (50,09 66,08) 00 6, 89C I I 40,59-66,08 00 00 kuečný objemový průok Výpoče řední eploy: 98,88 6,8 E O VE 8, 68 C M K M VE 7,5 7,5 8,68 7,5 8,0 7,5 9,76 m 6.. Výpoče průočné plochy palin VE KVPI Š H H n r h 5,7,88,88 0,08 68 0,04 0,00 79 68,789 H n n r m Výpoče kuečné rychloi palin VE w pk VPI M K ppr 9,76 7,m/,789 6.. oučiniel přeupu epla konvekcí VE oučiniel přeupu epla e bude počía dle vzorce : K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 68
Přičem známé vupující veličiny jou yo: Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel oprav na poče podélných řad C Z Určen z [], obr. 8.4 r.6.předpokládaný poče řad věší ne rozmezí 0-5. Voleno oučiniel epelné vodivoi palin ouč. dynamické vikoziy palin Počíané veličiny: l 0,0455 W/mK Inerpolací z [] ab.. pro danou ř. q 0,000046 m / eplou palin Poměrná podélná rozeč σ 0,7 0,08,078, 0,5,96,078,4 [mm] σ 0,077 0,08,06,06 -,078 -, 0,457 Výpoče K 0, c 0, 9,76W/m z 0,457 K 0 0, 0, λ 0,0455 0,0058 0,54 0,08 0,0058 h 0,54 0,4 w pal p 0,04 0,0058 0,4 0,65 7, 0,0058 0,000046 0,65 oučiniel efekivnoi eber β λ ψ K ( ε ψ K ) 0,85 9,76 0,00 40 ( 0,00 0,85 9,76) 9,78 69
Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel epelné vodivoi eber Y [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK Poměrná zářivo e [W/m Volíme hodnou K] e=0,00w/m K Tabulka 6.8 Známé veličiny oučiniel efekivnoi eber E e odečíá z [], r. 4 a závií na: h 9,78 0,04 0,066 E 0,08 0,85 6..4 oučiniel přeupu epla ze rany palin VE R h μ E ψ k ε ψ k Tabulka 6.9 Volené veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi ouč. rozšíření ebra m [] Pro ebra konanním průřezem e volí Podíl ploch: Výhřevné plochy eber / celková plocha ze rany palin 0,066 0,08 0,066 0,08 0,0058 0,00 0,08 0,08 0,88 Podíl volných rubek a celkové plochy h 0,8869 0, 70
Výpoče: R 0,85 9,76 0,00 0,85 9,76 0, 0,85 0,88 7,44W/m K 6..5 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) VE R λ 0,0 d p e w p d p e 0,8 Pr 0,4 P c c l c m Pro zjišění dynamické vikoziy, epelné vodivoi páry, Prandlova číla je nuné zná řední hodnoy laku a eploy. Na základě ěcho údajů vloených do aplikace X-eam můeme yo hodnoy vypočía. Tabulka 6.0 Odečené hodnoy Název Zkraka Hodnoa oučiniel epelné vodivoi p 0,067[W/mK] vody (páry) Prandlovo čílo Pr 0,88 ynamická vikozia páry m,760-4 N/m P v ř TŘ ř p v 6V 6V 6V p7 7V v7v 7,8 7,9 7,85MPa 5 57 54,4C 0,004 0,009 0,006m v Přepoče dynamické vikoziy na kinemaickou / kg _ 4 6 p p v,76 0 0,006, 0 m / Výpoče: 0,8 0,067,5 0,00 0,4 R 0,0 0,88 / 6 0,00,76 0 940,4W m K 7
6..6 oučiniel proupu epla VE oučiniel proupu epla počíáme dle vzorce níe. Nejdříve je nuné počía plochy ze rany páry na m rubky a plochu ze rany palin na m rubky. K R R M Pm ε Teploměnná plocha ze rany palin na m rubky VE M 0,9m n n n 4 0,066 0,08 ( 70 0.00) 0,066 70 0,00 ( 70 0,08 4 ) Teploměnná plocha ze rany páry na m rubky VE P M d 0,0 0, 094m Výpoče K R R M Pm ε 7,44 940 0,9 0,00 0,094 5,4W / m K 7
6..7 Logarimický eploní pád VE Logarimický eploní pád e vypoče dle vzorce Δ ln Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 6. známé veličiny Obr. 6.6 Teploní pád VE Název Hodnoa Vup. Teploa palin 0,9 C Výup. Teploa palin 6,8 C Vup. Teploa páry 5,65 C Výup. Teploa páry 8,68 C Předané eplo 6,7 MW Výpoče logarimického eploního pádu VE ln E 6V 7V ln 0,9 8,68 7,5C 6 5 7 C 6, C 6..8 Celková eploměnná plocha ze rany palin VE Z rovnice předaného epla e vyjádří celková eploměnná plocha ze rany palin VPII Q K Δ ln 6 6,6 7 5,4 6, 947,844 m Teploměnná plocha ze rany palin na řadu pr M H nr,9,88 68 860, 7 0 m 7
Poče podélných řad n př R 947,844,05řad 860 6..9 Výpoče kuečných pramerů Vlivem zaokrouhlení poču řad na celé kuy jme nuceni přepočía výupní hodnoy. kuečná eploměnná plocha při daném poču řad K Rnř,7 6, 9467, 7 860 m kuečně předané eplo při daném poču řad Q Q ku ku K pk ln 6676,7496W 5,4 9467,7,7 Konrola výpoču Konrola Q VPII ku Q Q VPII VPII 00 0,5% Odchylka činí 0,5% kuečná enalpie v bodě E VE Qku 667,65 IpE Ip 404, 50,97 kj/nm ( z ) M (0,997) 8,0 kuečná eploa v bodě E T E (I E I I 00 00 I ) 00 00 (6,9,44) 40-66 00 6,9C 74
6..0 Konečný přehled VE Obr. 6.7 Návrh VE Tabulka 6. VE hodnoy Veličina Zkraka Hodnoa kuečná enalpie v bodě B I pb 794,77 kj /Nm kuečná eploa v bodě B T pb 574,77 C Poče rubek v řadě n r 6 rubek Poče podéných řad n ř řady kuečné předané eplo Q ku 667, kj 75
6.4. Výpoče NP Tabulka 6. Rozměry rubek Rozměr rubky značení veliko Vnější průměr r. 0,08 m Vniřní průměr r. d 0,0 m Průměr eber 0,068 m Tloušťka rubky r 0,004 m Poče eber na m n 0 m - Rozeč mezi ebry 0,009 m Výška eber h 0,05 m Tloušťka eber 0,00 m Obr. 6.8 Trubky NP 6.4. Poče rubek Rozměry palinového kanálu zůávají ejné, navrhuje e poče rubek. Mezera mezi ebrovanými rubkami a je volena 5mm. n r VPI Ž Š a 7 mm VPI 68 5 8mm 570 0,5 6,99 rubek 8 Je zvoleno 70 rubek. Pro zvolený poče rubek nuné zkonrolova rychlo páry. Tabulka 6.4 Hodnoy NP Název Zkraka Hodnoa Tlak páry v bodě N P N 0,6 MPa Tlak páry v bodě N P N 0,75 MPa Měrný objem N V 6V 0, m/kg Měrný objem N V 7V 0,055m/kg Předané eplo VNP Q NP 0,5 MW v VNP Konrola rychloi proudění páry v N v 7N 0, 0,55 0.89 m / kg 76
M PN v π d n 4 w VE NP r 0,089 4 9,5m/ π 0,0 6 Rychlo proudění vyhovuje. Návrhová enalpie palin v bodě F I pef I pe QNP (z ) M 5, 50,97 46,06kJ/Nm (0,997)8,0 Návrhová eploa palin v bodě F T FN (IE I00) 00 (46,09 66,08) 00 58, 89C I I 40,59-66,08 00 00 kuečný objemový průok Výpoče řední eploy: 6,9 58,8 E F O NP 60, 68 C M K M NP 7,5 7,5 60,68 7,5 8,0 7,5 0,76 m Výpoče průočné plochy palin NP KVPI Š H H n r h 5,7,88,88 0,08 6 0,04 0,00 0 6 7,0 m H n n r 77
Výpoče kuečné rychloi palin NP w pk VPI M K ppr 0,76 6,m/ 7,0 6.4. oučiniel přeupu epla konvekcí NP oučiniel přeupu epla e bude počía dle vzorce : K 0, c z 0 0, λ 0,54 h 0,4 w pal p 0,65 Přičem známé vupující veličiny jou yo: Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel oprav na poče podélných řad C Z 0,8 Určen z [], obr. 8.4 r.6.předpokládaný poče řad rozmezí 0-5. oučiniel epelné vodivoi palin ouč. dynamické vikoziy palin l 0,044W/mK Inerpolací z [] q 0,00004057 m / ab.. pro danou ř. eplou palin Počíané veličiny: Poměrná podélná rozeč σ 0,7 0,08,078, 0,5,8,078,6 [mm] σ 0,08 0,08,8,,8 -,078-0,5 78
Výpoče K 0, c 0, 4,W/m z K 0,5 0 0, 0, λ 0,044 0,0090 0,54 0,08 0,0090 h 0,54 0,4 w pal 0,04 0,0058 p 0,4 0,65 7, 0,0090 0,00004057 0,65 oučiniel efekivnoi eber β λ ψ K ( ε ψ K ) 0,85 4, 9,78 0,00 40 ( 0,00 0,85 4,) Název Zkraka Hodnoa Popi oučiniel epelné vodivoi eber Y [W/mK] Pro všechny ebrované rubky je volen 40 W/mK Poměrná zářivo e [W/m Volíme hodnou K] e=0,00w/m K Tabulka 6.5 Známé veličiny oučiniel efekivnoi eber E e odečíá z [], r. 4 a závií na: h 9,78 0,05 0,068 E 0,9 0,08 79
6.4. oučiniel přeupu epla ze rany palin NP R h μ E ψ k ε ψ k Tabulka 6.6 Volené veličiny Název Zkraka Hodnoa Popi ouč. rozšíření ebra m [] Pro ebra konanním průřezem e volí Podíl ploch: Výhřevné plochy eber / celková plocha ze rany palin 0,068 0,08 0,068 0,08 0,87 0,0090 0,00 0,08 0,08 Podíl volných rubek a celkové plochy h 0,87 0,60 Výpoče: R 0,85 4,7 0,00 0,85 4,,76 0,60 0,85 0,87,9W/m K 6.4.4 oučiniel přeupu epla ze rany páry (vody) NP R λ 0,0 d p e w p d p e 0,8 Pr 0,4 P c c l c m 80
Pro zjišění dynamické vikoziy, epelné vodivoi páry, Prandlova číla je nuné zná řední hodnoy laku a eploy. Na základě ěcho údajů vloených do aplikace X-eam můeme yo hodnoy vypočía. Přepoče dynamické vikoziy na kinemaickou _ 5 6 p p v,6 0 0,89 4,68 0 m / Výpoče: 0,8 0,0446 9,5 0,00 0,4 R 0,0 0,0 / 6 0,00 4,68 0 4,4W m K Tabulka 6.7 Odečené hodnoy Název Zkraka Hodnoa oučiniel epelné vodivoi p 0,050[W/mK] vody (páry) Prandlovo čílo Pr,0 ynamická vikozia páry m,60-5 N/m 6.4.5 oučiniel proupu epla NP oučiniel proupu epla počíáme dle vzorce níe. Nejdříve je nuné počía plochy ze rany páry na m rubky a plochu ze rany palin na m rubky. K R R M Pm ε 8
Teploměnná plocha ze rany palin na m rubky NP M 0,679m n n n 0,068 0,08 ( 00.00) 0,0680 0,00 ( 70 4 0,08 4 ) Teploměnná plocha ze rany páry na m rubky NP P M d 0,0 0, 094m Výpoče K R R M Pm ε,9 0,679 0,00 4,49 0,094 7,84W / m K 6.4.6 Logarimický eploní pád NP Logarimický eploní pád e vypoče dle vzorce Δ ln Δ Δ Δ ln Δ Tabulka 6.8 známé veličiny Obr. 6.9 Teploní pád VE Název Vup. Teploa palin Hodnoa 6,9 C 58,8 C Výup. Teploa palin Vup. Teploa páry 67,75 C Výup. Teploa páry 40 C Předané eplo 0,5 MW 8