ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

Целью гидравлического расчета является определение мощности, затрачиваемой на перекачивание газа через скруббер.

Продувание газа через КТУ связано с дополнительными затратами энергии. Для определения мощности, затрачиваемой на перекачивание газа, нужно подсчитать сопротивление тракта, которое зависит от типа насадки и гидравлического режима работы аппарата.

Н.М. Жаворонковым рекомендуется следующая формула для определения сопротивления сухой (неорошаемой) насадки:

,

где коэффициент сопротивления при прохождении газа через слой насадки;

 высота слоя насадки, м;

эквивалентный диаметр, м (табл.2.1. [1]);

скорость газа в свободном сечении насадки (действительная), м/с;

плотность газа при ⁰С,  кг/м³ .

Действительная скорость газа определяется по формуле:

где скорость газов (из конструктивного расчета);

свободный объем, м³/м³ (табл.2.1. [1]).

 м/с

 м/с

 м/с

м/с

По данным Н.М. Жаворонкова, для неупорядоченной насадки из колец (навалом) коэффициент сопротивления можно определить:

при  

при  ,

 .

где динамическая вязкость газа при ⁰С, .

Так как , то

Сопротивление смоченной насадки всегда больше сопротивления сухой, вследствие уменьшения проходного сечения жидкостной пленки:

,

где коэффициент.

При орошении водой величина коэффициента  может быть найдена по приближенной формуле:

,

где u – плотность орошения,  (из конструктивного расчета).

Мощность, необходимая для продувания газа через КТУ определяется:

,

где объемный расход дымовых газов через КТУ,  м³/с;

 КПД нагнетателя, принимаем 0,75.

 кВт

 кВт

 кВт

 кВт

По полученным значениям строим графическую зависимость N=f(f) (рис. 6).

 

Рис.6. График зависимости N=f(f).

5.ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

Целью экономического расчета является определение годового экономического эффекта и срока окупаемости дополнительных капвложений.

Увеличение коэффициента использования топлива котла при установке контактных теплоутилизаторов определяется:

,

где расход топлива, ;

 количество теплоты, сэкономленное в КТУ,  Вт;

низшая теплота сгорания топлива.

,

где и т.д. – содержание горючих компонентов в газе, % по прил.8 [1].

Экономия первичного топлива при использовании уходящих газов котла определяется:

,

где число часов работы утилизационной установки в году, Т=7500 ч/год;

КПД котла, рассчитанный по высшей теплоте сгорания топлива.

 м³/год.

Годовая стоимость сэкономленного топлива определяется по формуле:

где прейскурантная цена топлива, определяемая по прил. 3 [1], ;

коэффициент инфляции,

 руб/год.

Дополнительные капиталовложения в КТУ:

,

где масса аппарата, принимается 500 кг на 1 м³ насадки:

цена 1 кг нержавеющей стали, ;

число скрубберов,

Годовые амортизационные отчисления от дополнительных капиталовложений:

Годовые дополнительные расходы электроэнергии:

где дополнительная мощность, необходимая для продувания газов через теплоутилизатор (из гидравлического расчета), кВт;

Годовая стоимость потребляемой электроэнергии определяется:

где тариф на электроэнергию, определяемый по прил.3 [1], ;

 

Итоговое снижение годовых эксплуатационных затрат

Годовой экономический эффект составит:

Срок окупаемости установки:

По результатам расчетов строим графики зависимости годового экономического эффекта и срока окупаемости от удельной поверхности насадки  и  (рис. 7, 8) и производим выбор наиболее целесообразного варианта.

Рис. 7 График зависимости Э_Г=f(f).

Рис.8. График зависимости Т_ок=f(f).

Наиболее оптимальным вариантом насадки является вариант № 2, размер насадки 25Ч25Ч3. Срок окупаемости такой установки . А годовой экономический эффект при размере насадки 25Ч25Ч3 составляет

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном курсовом проекте был проведен расчет контактного теплоутилизатора ЭК–БМ1 – 1.

 В результате теплового расчета определили количество утилизируемой теплоты (теплопроизводительность КТУ), равную , температуру выходящей из теплоутилизатора воды 48,83 °С, количество нагретой воды, выходящей из теплоутилизатора .

В конструктивном расчете определили типоразмер теплоутилизатора – ЭК–БМ1–1, и количество аппаратов – 2 шт. Рассчитали поверхность насадки для четырех видов типоразмера: ,, ,; рассчитали высоту засыпки насадки для четырех видов типоразмера: , , , . Также построили графические зависимости поверхностного коэффициента теплообмена и полной высоты насадки КТУ от удельной поверхности насадки.

В гидравлическом расчете определили мощность, затрачиваемую на перекачивание газа: , , , .

В экономическом расчете определили экономическую эффективность использования КТУ: , , , , срок окупаемости:    . В результате всех расчетов и исходя из экономической целесообразности выбрали кольцевую керамическую насадку с размерами 25Ч25Ч3.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Семёнов С.А.,Литецкая Е.В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Основы теории и проектирования контактных теплоутилизаторов: Учебно-методическое пособие / С.А.Семёнов, Е.В.Литецкая. – 2-е изд., исправл. и перераб. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006. – 62 с.

2.  Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / Под ред. К.Ф.Роддатиса. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с.: ил.

3.  Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос.службой стандартных справочных данных – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 80 с. с ил.

4.  Котельные установки промышленных предприятий. Тепловой расчет промышленных котельных агрегатов: учебное пособие для курсового проектирования.- Г.В. Пак .- Братск: БрИИ 1996 .