кВт.

      Тепловые  потери в почву составляют [ ] 15%, поэтому

       =575,4 кВт. Следовательно, котел-утилизатор может обеспечить теплом не менее 6000 м² теплиц.

      Вариантом утилизации теплоты может быть использование  котлов-утилизаторов для отопления  и ГВС поселка Пелым. В настоящее время котлы «Термакс» общей мощность 10,5 Гкал/час находятся в состоянии крайнего износаи требуют замены. Тепловая нагрузка ЖКХ п. Пелым составляет 5,52 Гкал/час. При оборудовании двух агрегатов ГТК-25 котлами утилизаторами единичной мощностью 3,2 Гкал/час может быть решена проблема реконструкции системы теплоснабжения п. Пелым.

 

8. Описание  котла – утилизатора

      ГПА типа ГТК-25 серии MS50002 комплектуются  котлами-утилизаторами 1.1 – 1650/1183 – 8RR – ЕТ6 номинальной мощностью 3,7 МВт (3,18 Гкал/час). Котел-утилизатор представляет собой кожухо-трубный теплообменник с оребренными трубками, в которых движется нагреваемая сетевая вода.

      Оребрение ленточное.

      Трубный пучок омывается дымовыми газами поперечным током.

      Число ходов по воде – 3, по дымовым газам – 1.

      Для предотвращения коррозии трубы и  оребрение выполнены из нержавеющей  стали.

      Поверхность теплообмена составляет 198 м².

      Номинальная мощность котла-утилизатора соответствует  температуре на входе дымовых  газов 504°С, воды 70°С; на выходе - 242°С и 115°С соответственно.

      Возможный интервал изменения температуры  дымовых газов по паспорту котла - 467¸521°С.

      Газы  поступают в котле из выхлопного короба и сбрасываются в дымовую  трубу.

 

9. Поверочный тепловой расчет котла-утилизатора за турбиной MS 5002 С

 

     Котел-утилизатор водогрейного типа предназначен для  нагрева 70 м³/с сетевой воды от 70 до 115 ^оС  за счет теплоты уходящих из турбины дымовых газов с температурой 504°С. Температура газов за котлом-утилизатором 242°С. Расход газов 85348 м³/ч. Поверхность теплообмена выполнена из труб 31.8/26.6 мм из нержавеющей стали со стальным ленточным оребрением диаметром 57.8 мм, толщиной ребра 1 мм, шагом витков 5 мм. Поверхность теплообмена омывается дымовыми газами перекрестным током. Число ходов по воде 3; трубный пучок шахматный.

     Определим требуемую поверхность теплообмена.

G₁=47880 кг/ч=13.3 кг/с   – массовый расход газа

=350°С      -  температура газа на входе

=145°С      - температура газа на выходе

r₁=0.561 кг/м³    – плотность при средней температуре

G₂ =70317 кг/ч=19.5 кг/с  – массовый расход воды

=70°С     - температура воды на входе

=95°С     - температура воды на выходе

r₂=963.7 кг/м³    – плотность воды при средней температуре

d_н=31.8 мм     – наружный диаметр гладкой трубы

d_вн=26.6 мм     – внутренний диаметр трубы

D=57.8 мм     – диаметр трубы по оребрению

d_р=1 мм     – толщина ребра

h=13 мм    – высота оребрения

b=5 мм     – шаг витков оребрения

d_с=2.6 мм     – толщина стенки трубы

l_р= l_с =16 Вт/(м×К)  – коэффициент теплопроводности  нержавеющей стали;

n=25 шт     -  количество труб в шахматном пучке

     1. Тепловая мощность котла-утилизатора:

Q= =3600×13.3×0.254× (350-145)=1.757 Гкал/ч=2.04 МВт

      2. Нагрев воды:

dt₂= =1.757×10⁶/70.32×10³=25°C

     3. Конечная температура воды:

= + dt₂=70+25=95 ^оC

     4. Средний температурный напор при противотоке:

      188.7°С

Т.к. в действительности имеет место перекрестный ток, то вводим поправки: 

     P= =0.098

     R= =5.8

      С учетом числа ходов по воде находим  поправочный коэффициент к противотоку: Y=f(P₁R)=0.985

     5. Средний температурный напор при перекрестном токе:

 Dt=Y×Dt_прот=0.985×188.7=185.9°С

     Средняя температура воды:

t₂= +0.5dt₂=70+0.5×25=82.5°C

     Средняя температура газов:

t₁=t₂+Dt=82.5+185.9=268.4°C

     6. Коэффициент теплоотдачи  от  газов к внешней поверхности свободной от ребер:

      , Вт/(м²×К)

Теплофизические характеристики газа при средней  температуре:

v₁=6.333×10^-6  м²/с – кинематическая вязкость;

l₁=0.038 Вт/(м×к) – коэффициент теплопроводности;

Геометрические  характеристики трубного пучка:

d_н=31.8 мм   наружный диаметр гладкой трубы

h=13 мм       высота оребрения

b=5 мм        шаг витков оребрения

D=57.8 мм   диаметр трубы по оребрению

F=1.912 м² площадь сечения для прохода газов для шахматного трубного пучка

С=0.223; M=0.65

      Скорость газов

=12.4 м/с.

214,2 Вт/(м²×К)

     7. Приведенный коэффициент теплоотдачи  от газов к трубам с учетом  оребрения:

       Вт/м²к

Число ребер  на 1 м трубы

n=1000/b=1000/5=200 шт

      Поверхность ребер

=0.732 м²

Поверхность 1м  длины трубы, свободная от ребер

=0.1 м²/м

Полная внешняя  ребристая поверхность

F_pc=F_p+F_п=0.732+0.1=0.832 м²/м

Поправочный коэффициент:

предварительно находим m:

m=(2a₁/l_р*d_р)^1/2=(2×214,2/16×0,001)^1/2=163,6

m*r=163.6*0.03186/2=2.6

r=d_н/2

m*(R-r)=163.6(0.0578 - 0.03186)×0,5=2.12; 

по номограмме [1] находим j=1.2

=0,528

=125.2 Вт/(м²к)

     8. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде:

a₂=

Для данного  типа теплообменника А=3160 [2]

      Скорость  воды в трубе

=1,48 м/с

a₂= =7914 Вт/(м²×К)

     9. Коэффициент теплопередачи для  чистой ребристой трубы, отнесенный к ребристой поверхности:

, Вт/(м²К)

Удельная внутренняя поверхность трубы

F_c=p×d_вн=3.14×0.026=0.082 м²/м

Коэффициент оребрения 

=92 Вт/(м²К)

     10. Требуемая поверхность теплообмена:

F= 101.2 м²

Имеющаяся поверхность  теплообмена 198.24 м²

 

10. Гидравлический  расчет тепловых  сетей

      При разработке раздела использованы нормативные  документы [3], [4], [5], а также [6].

      План  теплотрассы изображен на рис. 1

      Расчетный расход теплоносителя

      Расчетный расход воды в тепловых сетях:

       , кг/с,

      где Q_пр - тепловая мощность на производственные нужды, кВт;

      h_пр - КПД транспорта теплоты;

      с - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг К);

      t₁ и t₂ - температура прямой и обратной сетевой воды, °С.

        кг/с =64,3 т/ч

      Предварительный расчёт

      Предварительно  зададим удельные линейные потери давления на участке R_л=90 Па/м и определим внутренний диаметр трубы на участке:

       0,149.м

Округлим внутренний диаметр dв до стандартного значения dв=0,15 м.

        Расчет на самокомпенсацию  тепловых удлинений

      Для обеспечения самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые  друг от друга в отношении теплового  удлинения. На каждом участке трубопровода, ограниченном смежными неподвижным опорами предусматривается самокомпенсация.

      При самокомпенсации в проектах должна предусматриваться предварительная  растяжка трубопроводов при монтаже. Предварительная растяжка увеличивает компенсационную возможность и снижает компенсационные напряжения в трубопроводе в рабочем состоянии. Величина предварительной растяжки принимается при температуре теплоносителя до 400°С в размере 50% теплового удлинения компенсируемого участка.

      Расчеты на компенсацию тепловых удлинений участков трубопроводов с самокомпенсацией производятся на допускаемое изгибающее продольное компенсационное растяжение.

      При расчете на самокомпенсацию теплового  удлинения предварительная растяжка при монтаже в расчете не учитывается. Расчет на компенсацию производится на рабочее состояние трубопровода. Расчетное тепловое удлинение принимается равным тепловому удлинению в направлении осей х и у и определяется по формулам;