Учебная работа. Проект мазутного хозяйства для производственно-отопительной котельной производительностью 46 т/ч
Мазутное хозяйство проектируется для производственно-отопительной котельной производительностью 46 т/ч в городе Орел. Котельная состоит из трех котлов ДКВР-20-13-ГМ. Мазут доставляется железнодорожным транспортом цистернами по 60 м3. Мазут топочный марки М100, VII вида. Для данной марки мазута температура разогрева составляет 60 0С, температура в резервуаре 80 0С, для пуска циркуляционного насоса 42 0С [1].
2. Слив мазута из железнодорожных цистерн
2.1 Расчет сливных эстакад
1. Требуемое число эстакад для слива:
(2.1)
где Gч — суммарный часовой расход мазута всеми котлами, кг/ч;
kЗ — коэффициент неравномерности поступления составов с мазутом, принимаем kЗ=1,2;
— длительность слива одного состава с учетом времени на его подачу и отправку, = 2 часов [1];
Gдост — масса мазута в мазутохранилище (10 суточный запас) [1].
При числе котлов nк=3 суммарный часовой расход мазута составляет:
(2.2)
часовой расход мазута котлом (по паспортным данным), 1960 кг/ч
10 суточный расход мазута составляет 1411,2 т.
Принимаем число сливных эстакад равным одной эстакаде.
2. Считаем количество цистерн в составе:
(2.3)
М — плотность мазута при температуре слива кг/м3, определяется по формуле:
, (2.4)
где м20 — плотность мазута при t=20 °С, составляет 1027 кг/м3;
— температурная поправка, равна 0,000476 1/К; t — температура мазута, °С.
Vц — емкость цистерны, Vц=61,2 м3.
3. Суммарная длина сливных эстакад:
, м (2.5)
где lЦ — длина цистерны по буферам, lЦ=12,02 м;
2.2 Расчет сливных желобов
1. Расчетная площадь межрельсового сливного желоба (без учета площади, занимаемой в нем паропроводами):
(2.6)
где v — скорость течения мазута в желобе, из рекомендуемого диапазона 0,10,6 м/с [1] принимаем v=0,4 м/с;
GМАЗ — количество топлива, которое должно проходить по желобу в единицу времени. Определяется как соотношение емкости цистерны ко времени ее слива, принято время слива =2 ч (слив механизированный):
(2.7)
2. Задавшись шириной желоба b=1,320 м, определяем высоту H2 из соотношения:
(2.8)
Принимаем высоту лотка на 15 см больше расчетной. Таким образом, H2=0,166 м. Проектируем лоток симметричным, то есть принимаем H2=H3.
3. Исходя из величины уклона i=0,02, вычисляем высоту H1:
H1 = H2+iL/2, м (2.9)
где L — длина сливного желоба, L=78,12 м.
H1 = 0,166+0,0278,12/2 = 0,95 м;
4. Выполним проверку высоты H1 по выше приведенной методике:
Принимаем максимальное
Окончательно H1=0,95 м.
2.3 Конструирование отводной трубы
1. Диаметр отводных труб определяют по формуле:
(2.10)
где — кинематическая вязкость мазута при температуре слива, м2/с;
, м2/с (2.11)
где t — температура мазута, °С.
G — расход сливаемого мазута, G=0,051 м3/с;
l — длина отводной трубы, l=30м;
z — разность отметок оси отводной трубы у желоба и у приемного резервуара, z=0,6 м;
m и 1 — величины, зависящие от режима течения. Так как мазут является вязкой средой, то в большинстве случаев реализуется ламинарный режим течения. При ламинарном режиме:
2. Принимаем ближайший подходящий диаметр из стандартного ряда диаметров DnS 27310,
dвн =253 мм.
Проверяем режим течения по критериальному числу Рейнольдса:
— площадь поперечного сечения трубы
(2.12)
— скорость мазута в трубопроводе
(2.13)
(2.14)
Режим течения ламинарный.
2.4 Расчет расхода теплоты на разогрев мазута в цистерне
1. Расход теплоты на 1 кг мазута:
qц=cср(tраз-tо), кДж/кг (2.15)
где tраз — конечная температура разогрева, tраз=600С;
t0 — температура окружающей среды, принимаем t0=-100С [1];
cср -теплоемкость при средней температуре мазута:
cср=1738+2,5tср, кДж/кг*К, (2.16)
где tср=2/3tраз+1/3t0=2/360+1/3(-10)=36,7, С (2.17)
cср =1738+2,536,7=1830 Дж/кг*0С.
qц=1830(60-(-10))=128,1 кДж/кг.
2. Расход теплоты для разогрева всего мазута в цистерне:
Qц= qц*Vц*ср, кДж/1 цистерну (2.18)
где ср определяется по формуле (3.4) для tср.
Qц =128,161,21027 =8,05 ГДж/1 цистерну.
3. время разогрева мазута р= р+с -с =8 -2=6 ч
4. Часовой расход тепла:
Qчас=Qц/р=8,05/6 =1,34 ГДж/ч = 372,75 кВт (2.19)
5. Потери в окружающую среду:
Qп = Fц kц (tср t0), кВт (2.20)
где Fц — площадь поверхности охлаждения цистерны, Fц=93 м2 [1];
kц — коэффициент теплопередачи через стенку цистерны, для неизолированной цистерны kц=7 ккал/(чКм2)=0,0081 кВт/Км2.
t0 — средняя температура самого холодного месяца, для г. Орел t0=-320С (СНиП 23-01-99 Строительная климатология).
Qп = 93 0,0081 (36,7 (-32)) = 51,75 кВт.
6. Потребное количество теплоты на одну цистерну:
Q = Qчас+Qп = 372,75+51,75 = 424,5 кВт, (2.21)
7. Расход пара на разогрев одной цистерны:
(2.22)
где — коэффициент теплоусвоения, =0,8.
r— скрытая теплота парообразования при данном давлении пара (1,4 МПа), r=2086кДж/кг.
3. Определение типоразмеров и количества резервуаров мазутного хозяйства
3.1 Приемные резервуары
Емкость и количество приемных резервуаров должны обеспечить бесперебойный слив мазута из цистерн. Котельные, сжигающие мазут, оборудуются одним приемным баком, емкость которого зависит от суммарного расхода мазута на котельную. Поскольку суточный расход для нагрузки при средней температуре наиболее холодного месяца более 1000 т/сут (G=1411,2 т/сут) принимаем емкость приемного резервуара равной 400 м3. Резервуар проектируем размерами 87,57 м.
3.2 Основные резервуары
Емкость топливохранилища принимается в зависимости от назначения и способа доставки топлива. Принимая во внимание то, что мазут является резервным видом топлива для данной котельной и доставка его осуществляется по железной дороге, емкость хранилища рассчитываем
на 10-суточный расход по формуле:
(3.1)
Где М — плотность мазута при температуре хранения (рассчитывается по формуле (3.4) при 420С) М=1025кг/м3.
В качестве топливохранилища принимаются два резервуара, в сумме емкость которых должна быть не меньше расчетной Vрез. Из типовых проектов резервуаров подбираем цилиндрические стальные резервуары объемом Vрез=700 м3 каждая. Высота — 8845 мм; диаметр — 10430 мм.
3.3 Расчет высоты обвалования
Надземные резервуары объемом до 40 000 м3 необходимо обваловывать.
Высота обваловки парка мазутных резервуаров определяется по формуле:
(3.2)
где — суммарная емкость резервуаров, м3;
— — площадь обваловки, м*м;
— — площадь, занятая резервуарами, м2.
Если расчетная высота h<1 м, то принимают h=1 м.
План обвалования приведен на рисунке 1
L1 для надземных [9] принимается равным диаметру резервуара, 10 430 мм, L2 — 5 000 мм.
а = 2* L2 + L1 + D1 + D2 = 2*5 000 + 10 430 + 10 430 + 10 430 = 41 290мм
в = 2* L2+ D1 (D2) = 2*5000 + 10430 = 20430мм.
Принимаем высоту обвалования 1,04 м.
4. Расчет подогревателей мазутного хозяйства
4.1 Выбор способа подогрева
Разогрев мазута осуществляется посредством циркуляционной схемы мазутоснабжения. Мазут к насосам поступает из основных емкостей. В схеме обязательна линия циркуляции мазута из котельной в расходную емкость и на всос насосов. Линия циркуляции (мазутопровод) меньше диаметром, чем прямой мазутопровод из мазутонасосоной в котельную. На циркуляцию подается около 15% мазута от общего количества, поступающего в котельную.
Для учета расхода топлива необходима установка мазутомеров как на прямой, так и на обратной линии (циркуляционной). Прямая и обратная линии изолируются вместе с паровой, поступающей на подогреватели мазутного хозяйства.
4.2 Подбор теплообменного оборудования
4.2.1 Расчет подогревателя на циркуляцию
Расчет теплопотерь через стенки резервуара и требуемой величины теплового потока на нагрев мазута в резервуаре осуществляется для одного резервуара, поскольку объемы резервуаров топливохранилища одинаковы.
1. Длительность подогрева мазута от tн до tк:
(4.1)
где tк — конечная температура разогрева мазута в резервуаре, для данной марки мазута принимается равной 800С;
tн температура хранения мазута tн, принимают равной температуре, при которой вязкость мазута равна 3000 ВУ (максимально допустимая вязкость, при которой возможен пуск циркуляционного способа подогрева). Для мазута М100 при 3000 ВУ tн=420С.
tп” — температура на выходе из подогревателя tп”=1000С, принимается на 100С ниже температуры вспышки мазута данной марки (tвспМ100=1100С). температура tп” учитывает теплопотери в окружающую среду;
tп’ — температура на входе во внешний теплообменник, равна минимальной температуре хранения мазута tн.
M — количество мазута в резервуаре, кг;
, (4.2)
где Vр — объем мазута в резервуаре, Vр=1400 м3 (считаем, что резервуары заполнены полностью);
мср — плотность мазута при средней температуре мазута в резервуаре :
tсррез= tн + tк /2=(42+80)/2=610C:
где — плотность мазута данной марки при 200С, для мазута М100 =1015 кг/м3;
— температурная поправка, равна 0,000489 1/К
b — количество циркулирующего мазута:
(4.3)
где cср — теплоемкость мазута при средней температуре мазута в подогревателе tср=0,5*(100+42)=71 0С, определяется по формуле:
cср=1738+2,5*tср;
cср=1738 + 2,5*71 = 1915,5 Дж/кг*0С;
kр — усредненный коэффициент теплопередачи через стенку резервуара в окружающую среду, Вт/м2К. Цилиндрический резервуар имеет три поверхности охлаждения — стенка, крыша и дно, — каждая из которых имеет свой коэффициент теплопередачи. Усредненный коэффициент теплопередачи находится по формуле:
(4.4)
где kрст, kркрыша, kрдно — коэффициенты теплопередачи через стенку, крышу и дно резервуара соответственно. kрст=0,698 Вт/м20С; kркрыша=0,1136 Вт/м20С; kрдно=0,1163 Вт/м20С. Коэффициенты теплопередачи соответствуют теплоизолированному резервуару минеральной ватой толщиной из=100 мм;
Fст, Fкрыша, Fдно — площади стенок, крыши и дна резервуара соответственно. При известных диаметре D и высоте H резервуара находятся по упрощенным формулам:
(4.5)
(4.6)
Общая площадь резервуара Fр=289,7+85,4+85,4=460,5 м2
2. Тепловая мощность внешнего подогревателя:
, Вт (4.7)
где Qн — часть тепловой мощности подогревателя, затрачиваемая на разогрев мазута от температуры tн до tк и компенсацию тепловых потерь через стенки резервуара в окружающую среду;
Qп — потери теплоты в окружающую среду через стенку теплообменника.
а) Расход теплоты на один резервуар:
(4.8)
Теплопотери двух резервуаров составят:
б) Потери теплоты в окружающую среду от остального оборудования циркуляционного контура мазутного хозяйства. Учитываем теплопотери в подогревателе.
(4.9)
где kиз — коэффициент теплопередачи через поверхность охлаждаемой поверхности. Определяется по формуле:
(4.10)
здесь tиз — средняя температура изоляции. В расчете принята tиз=40 0С.
t0 — температура окружающего теплообменник воздуха. Теплообменники из-за больших габаритов устанавливают на открытой площадке возле здания мазутонасосной, поэтому t0=-340С.
;
Fиз — площадь изолированной поверхности теплообменного аппарата. Задавшись числом секций n=3, принимаем Fиз=5,482 м2
tиз — разность между температурой греющей среды (температура насыщения пара при давлении в котле) и окружающей среды:
tиз = (tп-t0) = 158,84-(-32) = 190,08 0С.
3. Расход пара на подогреватель определяется по формуле:
(4.11)
где п — КПД подогревателя с учетом мазутопроводов, п=0,8;
iп, iк — энтальпия пара и конденсата соответственно;
r — скрытая теплота парообразования при p=0,6 МПа и tп=1590С r=2090,39 кДж/кг;
4. Разогрев мазута осуществляется в подогревателе типа «труба в трубе». Нагревательный элемент этих подогревателей состоит из двух труб — внутренней диаметром 594 (ds), длиной L=5,1 м и наружной диаметром 1084 (DS). По внутренней трубе движется мазут, навстречу ему в «противоток» по межтрубному пространству подается насыщенный пар под давлением 0,6 МПа (до 0,6 МПа).
Скорость мазута принимается vм=1,6 м/с (1,41,7 м/с).
Расчет конструктивных размеров одной секции теплообменного аппарата:
— площадь теплообмена:
— площадь сечения трубок для прохода мазута:
— площадь канала для прохода пара (площадь поперечного сечения межтрубного пространства):
5. Физические свойства мазута при tсрм (tсрм= tп” + tп’ =(100+42)/2=71 0C):
плотность:
(4.12)
где — плотность мазута данной марки при 200С, для мазута М100
=1015кг/м3;
вр — коэффициент объемного расширения 1/К, для М100 вр=0,000489 1/К.
теплоемкость:
(2.16)
коэффициент теплопроводности:
(4.12)
коэффициент температуропроводности:
(4.13)
коэффициент кинематической вязкости:
при t=71 0С
6. Определяем расчетную площадь поперечного сечения для прохода мазута при средней плотности мазута и заданной скорости vм=1,5 м/с:
(4.14)
7. Расчетное число параллельно установленных секций по мазуту m вычисляем по формуле:
(4.15)
Принимаем число параллельно установленных подогревателей m = 1.
8. Определяем фактическую скорость мазута в подогревателе при m параллельно установленных секций:
(4.16)
9. Скорость пара wп:
(4.17)
где п — плотность пара при давлении и температуре пара, п=3,11 кг/м3;
10. Коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего пара внутри труб (от пара к стенке) 1:
(4.18)
где L — длина рабочей части обогреваемых трубок, L=5,1 м;
11. Критерий Пекле:
(4.19)
12. Критерий Нуссельта:
(4.20)
где dвн.тр. — внутренний диаметр нагреваемой трубки, dвн.тр=0,051 м;
13. Коэффициент теплоотдачи от стенки к мазуту:
(4.21)
14. Коэффициент теплопередачи от стенок трубок к мазуту:
(4.22)
где — толщина стенки трубки, =0,004 м;
ст — коэффициент теплопроводности материала трубок. Трубки выполнены из стали, сталь=52 Вт/м0С;
15. Среднелогарифмический температурный напор:
(6.28)
16. Средняя плотность теплового потока:
q=k*tср; (4.23)
q=179,54*84,57=15183,7 Вт/м2
17. Расчетная поверхность теплообмена:
(4.24)
18. Рассчитываем число последовательно установленных секций мазутоподогревателя n:
(4.25)
19. Фактическая площадь теплообмена составляет:
(4.26)
20. Показателем соответствия заданных параметров мазута фактическим (наблюдаемым при эксплуатации) является невязка :
(4.27)
Результаты теплового расчета сведены в табл. 6.1.
Гидродинамический расчет:
Определяем число Рейнольдса при средней вязкости мазута в подогревателе:
1. Число Прандтля при средних параметрах мазута:
(4.28)
2. температура стенки со стороны пара:
(4.29)
3. Температура стенки со стороны мазута:
(4.30)
4. Физические свойства мазута при tст2 определяются по формулам (5.145.18):
плотность = 905,5 кг/м3;
теплоемкость c = 2108,8 Дж/кг*0С;
коэффициент теплопроводности = 0,131 Вт/м*0С;
коэффициент температуропроводности a = 6,87*10-8 м2/с;
коэффициент кинематической вязкости = 1,07*10-5 м2/с.
5. Определяем число Прандтля для мазута с параметрами в пристенном слое:
(4.31)
6. Коэффициент гидравлического трения мазута вычисляем по формуле:
(4.32)
7. Сопротивление трению тр:
(4.33)
8. Коэффициенты местного сопротивления м учитывают:
— вход и выход из теплообменника м=1,52=3,0;
— поворот на 1800 через колено м=2,02=4;
Таким образом, м=3,0+4,0=7,0.
9. Потери давления в местных сопротивлениях подогревателя:
(4.34)
10. Суммарные потери давления мазута в подогревателе составляют:
(4.35)
Результаты гидродинамического расчета сведены в таблицу 4.2.1.
4.2.2 Расчет подогревателя мазута перед горелками
1. Тепловой поток на разогрев мазута от температуры tп’=800С до температуры tп”=1200С (температура при которой достигается требуемая вязкость перед форсунками 2,5-3,0 0ВУ):
(4.36)
где Gм — расход мазута через подогреватель, равен Gм=1,88 кг/с;
ссрм — теплоемкость мазута при средней температуре мазута в подогревателе.
tср = (tп’ + tп”) / 2 = (80 + 120) / 2 = 1000С.
Теплоемкость мазута вычисляется по формуле,
(4.37)
2. Тепловые потери через стенки подогревателя:
(4.38)
где kиз — коэффициент теплопередачи через изолированную стенку, определяется по формуле (6.12) при заданной tиз=400С, kиз=4,44 Вт/м20С;
Fиз — площадь изолированной поверхности при заданном числе секций n=4, Fиз=11,71 м2;
t0 — температура окружающей среды, так как теплообменник устанавливается на открытой площадке около мазутонасосной, то принимаем t0=-320С;
3. Общая мощность подогревателя:
(4.39)
Далее расчет выполняется аналогично пунктам 3-20 по формулам 4.13-4.33 теплового расчета подогревателя и пунктам 111 по формулам 4.34-4.42 гидродинамического расчета подогревателя раздела 4.2. Результаты расчета сведены в таблицу 4.2.1.
Таблица 4.2.1 «Расчет подогревателей типа «труба в трубе»
Параметр
Подогреватель основного резервуара
Подогреватель перед форсунками
Тепловой расчет
Начальная температура tп’, 0С
42
80
Конечная температура tп», 0С
100
120
Средняя температура мазута в подогревателе tср, 0С
71
100
Температура окружающей среды подогреватель t0, 0С
-32
-32
Средняя теплоемкость мазута в подогревателе cср, Дж/кг0С
1884,25
1988
Расход мазута через подогреватель Gм, кг/с
0,65
1,88
Тепловой поток на нагрев мазута Qн, Вт
38242
41350,6
температура изоляции подогревателя tиз, 0С
40
40
Температура насыщения пара tп, 0С
158,84
158,84
Коэффициент теплопередачи через стенку подогревателя в окружающую среду kиз, Вт/м2*0С
4,44
4,44
Площадь изоляции Fиз, м2
5,482
11,71
Тепловой поток на компенсацию тепловых потерь Qп, Вт/м2*0С
6243,3
10026
Мощность подогревателя Q, Вт
66200,31
94398,11
Диаметр корпуса DS, мм
1084
1084
Диаметр внутренней трубы ds, мм
594
594
Длина рабочей части трубки L, м
5,1
5,1
Плотность мазута в подогревателе при tср, кг/м3
949,7
921,7
Расчетная площадь поперечного сечения трубок fтррасч, м2
0,00024
0,00059
Площадь поперечного сечения трубок fтр, м2
0,00204
0,00204
Расчетное число параллельно установленных секций m
1
1
Принятое число последовательно установленных секций n
4
6
Площадь межтрубного пространства fм.т., м2
0,0058
0,0058
Плотность пара при давлении p=1,3 МПа, кг/м3
3,169
3,169
Скрытая теплота парообразования r, кДж/кг
2090
2090
Коэффициент теплоусвоения
0,8
0,8
Расход пара Dп, кг/с
0,026
0,056
Скорость пара в подогревателе wп, м/с
2,15
3,06
Коэффициент теплопроводности мазута при tср, Вт/м0С
0,149
0,144
Коэффициент температуропроводности a, м2/с
8,3710-8
8,0310-8
Вязкость мазута при tср, м2/с
1,8510-4
4,8410-5
Критерий Pe
11,6106
29,3106
Критерий Nu
78,55
107,03
Коэффициент теплоотдачи от стенки к мазуту, Вт/м20С
230,94
303,043
Коэффициент теплопроводности стали, Вт/м0С
52
52
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м20С
207,94
273,37
Средний логарифмический температурный напор, 0С
98,78
70,92
Расчетная площадь поверхности нагрева Fнрасч, м2
3,22
4,86
Фактическая площадь нагрева одной секции Fн1, м2
0,942
0,943
Фактическая площадь теплообмена подогревателя Fн, м2
3,77
5,66
Невязка, %
14,72
14,11
Число Рейнольдса при средней вязкости мазута в подогревателе ReM
52,34
486,94
Число Прандтля при средних параметрах мазута
2218,81
603,4
температура стенки со стороны пара
150,58
153,38
Температура стенки со стороны мазута
149,00
151,89
Плотность ,кг/м3
905,19
876,79
Теплоемкость c, Дж/кг0С
2110,5
2117,73
Коэффициент теплопроводности мазута ,Вт/м0С
0,131
0,130
Коэффициент температуропроводности мазута a,м2/с
6,8510-8
7,0210-8
Коэффициент кинематической вязкости мазута ,м2/с
7,3410-6
6,9210-6
Число Прандтля для мазута с параметрами в пристенном слое
107,04
98,62
Коэффициент гидравлического трения мазута
0,043
0,037
Путевые потери на трение ,Па
299,14
2193,59
Коэффициенты местного м
9,0
13,0
Потери давления в местных сопротивлениях ,Па
155,6
1282,82
Суммарные потери давления мазута в подогревателе , Па
454,74
3476,41
4.2.3 Расчет погружного подогревателя мазута приемной емкости
При сливе мазута из железнодорожных цистерн топливо через отводную трубу попадает в приемную емкость, объем которой при проектировании принимаем равной 400 м3. В приемной емкости устраивается паро-змеевиковый погружной подогреватель.
В качестве теплоносителя применяется насыщенный пар при p=0,6 МПа (tнас=158,840С). Расчет подогревателя ведем по упрощенной методике.
1. По известной норме на 1 тонну мазута М100 в емкости f=0,45 м2/т определяем поверхность нагрева змеевика:
Fн = f Mрасх, м2 (4.40)
где Mрасх — масса мазута в приемной емкости:
Mрасх = ср Vрез/1000, т (4.41)
где Vрез — емкость приемной емкости, Vрез = 400 м3;
ср — плотность мазута при средней температуре tсрм = (t’+t”)/2 = (40+60)/2 = 500С:
Mрасх = 990,11 400 / 1000 = 396 т
Fн = 0,45 396 = 178,22 м2
Определяем расход пара на подогреватель принимая удельный расход пара g=10 кг/м2ч:
Dп = g Fн/3600, кг/с
Dп = 10 178,22/3600 = 0.49 кг/с.
Задавшись диаметром змеевика (ds=573,5), определяем его длину:
L = Fн/ d, м
L = 10,73/(3,14 0,057) = 59,97 м.
Результаты расчета сведены в таблицу 4.2.2
Таблица 4.2.2 «Расчет погружных парозмеевиковых подогревателей»
Параметр
Приемная емкость
1
2
Емкость резервуара Vрез, м3
400
температура на входе в резервуар t’, 0С
40
Температура на выходе из резервуара t», 0С
60
Средняя температура мазута в резервуаре tср, 0С
50
Плотность мазута данной марки при 200С, кг/м3
1015
Средняя плотность мазута в резервуаре, кг/м3
990,11
Масса мазута в резервуаре Mрасх, т
396
Норма поверхности нагрева f, м2/т
0,45
Площадь нагрева Fн, м2
178,22
Наружный диаметр трубы змеевика d, мм
0,057
Длина змеевика L, м
59,97
Удельный расход пара g, кг/м2*ч
10
Расход пара Dп, кг/с
0,49
5. Гидравлический расчет мазутопроводов
Расчет схемы мазутного хозяйства состоит из определения расходов и диаметров мазутопроводов. Узловыми точками мазутопроводов являются узлы, в которых изменяется расход или его температура. Определения диаметров приводится в пункте 7. «Гидравлический расчет мазутопроводов».
Участок 1. Приемная емкость — основные резервуары (см. пункт 3.3)
G=0.23 м3/с
Участок 2. Основные резервуары — горелки на котлы (см. пункт 3.1)
G=1,88 кг/с
Участок 3. Основные резервуары — теплообменник на рециркуляцию (см. п. 4.2.1).
G=0.66 кг/с
Участок 4. Горелки на котлы — основные резервуары
Принимается 15% от расходы на котлы
G=0.282 кг/с
В качестве примера гидравлического расчета мазутопровода рассмотрим участок «приемная емкостьосновной резервуар».
1. Задаемся скоростью перемещения мазута в трубопроводе, Vмаз=1 м/с.
2. Определяем диаметр при известном объемном расходе мазута по формуле
, м (5.1)
3. Округляем диаметр до стандартного dф=0,530 мм (53012) и пересчитываем скорость
м/с.
4. Определяем число Рейнольдса
Режим течения ламинарный.
5. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Пуазейля
(5.2)
6. Потери давления в мазутопроводе
МПа (5.3)
где l0 — фактическая длина мазутопровода по плану l0=80 м;
Результаты вычислений сводим в таблицу 5.1. При суммировании потерь на участках мазутопроводов потерями в выносных подогревателях пренебрегаем ввиду их малости (0,2 и 0,3 кПа)
Таблица 5.1 «Гидравлический расчет мазутопроводов»
0-1
1-2
2-4
4-1
1-3
3-1
1
Расход, кг/с
228,38
1,88
1,88
0,28
0,66
0,66
2
Плотность, кг/м3
992,96
992,96
961,63
961,63
1002,76
971,85
3
Расход, м3/с
0,23
0,001893336
0,001955015
0,000293252
0,00065819
0,000679117
4
Т, С
60
60
120
120
42
100
5
Вязкость, м2/с
0,000365874
0,000365874
2,31252E-05
2,31252E-05
0,00143641
4,67067E-05
6
Скорость, м/с
1
1
1
1
1
1
7
Диам, м
0,5413
0,0491
0,0499
0,0193
0,0290
0,0294
8
Диам факт, м
0,53
0,049
0,049
0,02
0,03
0,03
9
Скорость факт, м/с
1,04
1,00
1,04
0,93
0,93
0,96
10
Re
1511,0
134,5
2197,8
807,7
19,5
617,4
11
л
0,042
0,476
0,029
0,079
3,289
0,104
12
Длина, м
65
40
120
120
40
45
13
о
13
8
24
24
8
9
14
Потери, МПа
0,010
0,199
0,049
0,209
1,912
0,074
15
Толщ стенки, мм
12
4
4
1,7
2,5
2,5
16
Диам. наружн., м
0,554
0,057
0,057
0,0234
0,035
0,035
17
Потери, м
0,98
19,86
4,93
20,94
191,19
7,39
6. Подбор насосного оборудования
По расходу мазута и потерям давления (с учетом разности высот) подбираем насосы.
1. Участок №1 (приемный — основной резервуары).
Напор Н = 1,2*(Нпут +Нпод + Нф), м, (6.1)
где Нпут — потери в мазутопроводе (см раздел 5);
Нпод — высота подъема мазута, принимается равным 10 м;
Нф — потери давления в фильтре грубой очистки, Нф =11 м.
Н = 1,2*(Нпут +Нпод + Нф)=1,2*(1, 4 + 10 + 11) = 27м
Подача
G = 1,1*Gф*3600, м3/ч, (6.2)
где Gф — фактический расход мазута на данном участке
G = 1,1*Gф*3600 = 1,1*0,051*3600 = 202, м3/ч.
К установке принимаем 2 установки погружных дренажных насоса Иртыш ПД 150/315.322 — 37/4.
2. Участок №2 (основные резервуары — подогреватель — горелки — резервуар)
Напор
Н = 1,2*(Нпут +Нп + Нф + Нгор), м, (6.3)
где Нпут — потери в мазутопроводе 127 (см раздел 5);
Нф — потери давления в фильтре тонкой очистки, Нф =9 м;
Нп — потери давления в подогревателе перед форсунками 0,06 (см раздел 4.2)
Нгор — сопротивление горелки по паспортным данным, Нгор = 2 МПа = 200 м
Н = 1,2*(Нпут +Нп + Нф + Нгор) = 1,2*(127 + 0,06 + 9 +200)=403,3 м
Подача
G = 1,1*Gф*3600, м3/ч,
где Gф — фактический расход мазута на данном участке;
G = 1,1*Gф*3600 = 1,1*0,00046*3600 = 1,82 м3/ч.
К установке принимаем 2 установки А1 3В 1/100 с размерами 1198х 300х 443
Участок №3 (основные резервуары — циркуляционный подогреватель — основные резервуары)
Напор Н = 1,2*(Нпут +Нп), м =1,2(0,3476+92,5)=111,4 м
G = 1,1*Gф*3600 = 1,1*0,00025*3600 = 1 м3/ч.
К установке принимаем 2 насоса А1 3В 0,6/63.
7. Подбор запорно-регулирующей арматуры, фильтров, узлов
На мазутопроводах применяется стальная арматура первого класса герметичности типа 30с941нж1. На всасывающих и нагнетающих мазутопроводах, выходящих из мазутонасосной установлена запорная арматура для отключения в аварийных ситуациях.
Для поддержания необходимого давления в магистральных мазутопроводах в начале линии циркуляции установлен клапан «до себя» Ду32.
Все мазутопроводы при установке на них электрозадвижек должны быть заземлены.
Для очистки мазута от механических примесей, оседающих в трубопроводах и оборудовании, применены фильтры грубой и тонкой очистки типа ФМ.
8. Расчет расхода пара на мазутное хозяйство и проектирование паропроводов-спутников
слив цистерна резервуар мазутный насосный
Для подогрева мазутопроводов используются паровые спутники. Паровой спутник представляет собой паропровод, расположенный параллельно обогреваемому мазутопроводу и приваренный по всей его длине. Сверху мазутопровод и паровой спутник покрываются общим теплоизоляционным слоем. В мазутных хозяйствах электростанций и котельных основной целью паровых спутников является сохранение постоянной температуры мазута при его транспортировании или к резервуарам хранения и раздачи или по территории станции к капельным установкам
Число спутников, их диаметр и параметры греющего пара зависят от температуры и диаметра обогреваемого трубопровода. Диаметр паропроводов — спутников обычно выбирается 25-75мм. давление пара — 0.3-1,0МПа температура пара — 158°С.
Обогреваемый трубопровод размещается совместно со спутниками в одном изоляционном кожухе, который монтируется обычно из гибких металлов, а также минераловатных теплоизоляционных матов, матов из стеклянной ваты, минерального войлока и других материалов.
Для лучшего обтекания парового спутника воздухом между ним и изоляцией устраивается с помощью специальной подкладки зазор, равный примерно 10мм.
В случае, когда не определены диаметры паропроводов, их можно выбрать из таблицы 8.25 [1]. в зависимости от диаметров мазутопроводов.
Разбивка участков мазутопроводов для расчета паровых спутников соответствует гидравлическому расчету [1]. Длины участков определяются по чертежу плана мазутного хозяйства.
Расчет спутников паропроводов
Исходные данные:
— температура мазута на входе в мазутопровод tмн, оС;
— массовый расход мазута на данном участке Gм, кг/с;
— наружный dмн и внутренний dмв диаметр мазутопровода, м;
— теплопроводность материала стенок мазутопровода лм.ст, Вт/м*К;
— температура пара на входе в паровую спутники tПН, оС;
— то же давление РПН, Па;
— теплопроводность материала стенок паропровода лп.ст, Вт/м*К;
— длина трубопровода L, м;
— температура окружающего воздуха tВ, оС;
— материал изоляции;
— толщина изоляции д, м.
Исходные данные сведены в таблицу (8.1)
Таблица 8.1 «Исходные данные для расчета паровых спутников»
Параметр Участок
0-1
1-2
2-4
4-1
1-3
3-1
1
tмн, оС
60
60
120
120
42
100
2
Gм, кг/с
228,3
1,88
1,88
0,28
0,66
0,66
3
dмн, м
0,554
0,057
0,057
0,0234
0,035
0,035
4
dмв, м
0,53
0,049
0,049
0,02
0,03
0,03
5
лм.ст, Вт/м*К (сталь)
52
52
52
52
52
52
6
tПН, оС
158,08
158,08
158,08
158,08
158,08
158,08
7
РПН, МПа
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
8
лп.ст, Вт/м*К (сталь)
52
52
52
52
52
52
9
L, м
65
40
105
105
40
45
10
tВ, оС
-32
-32
-32
-32
-32
-32
11
д, м
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
12
dпн, м
0,0318
0,0127
0,0127
0,0127
0,0127
0,0127
13
dпв, м
0,035
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
Толщину изоляции принимаем 50 мм.
Расчет:
1. Задаемся температурой воздуха под кожухом t в.к, °С, принимая ее в первом приближении в виде
tв.к = 0,5*(tп+tн) (8.1)
2. Определяем удельное количество теплоты q, отдаваемое паровыми спутниками в воздух под кожухом по следующей методике.
Задаемся значением температуры стенки парового спутника:
tст.п = 0,5*(tп+ tв.к) (8.2)
Используемый пар является сухим насыщенным, значит он будет конденсироваться на стенках трубопроводов и коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам будет определяться по формуле Г.Н. Кружилина:
, (8.3)
где , (8.4)
— , — плотности насыщенной воды и пара при заданных tПН, оС и РПН, МПа, кДж/кг;
— х — степень сухости пара на входе, равен 1;
— Э — коэффициент влияния материала труб, для стали 1,14.
Критериальные числа:
(8.5)
где — скорость пара, для сухого насыщенного принимаем равным 40 м/с;
— — внутренний диаметр паропровода, м;
— — кинематическая вязкость пара при заданных параметрах, м2/с;
(8.6)
где — изобарная теплоемкость пара, кДж/кг*К ;
— — теплопроводность пара, Вт/м*К;
Определяем коэффициент теплоотдачи бп.ст.в.к Вт/м2*К от стенок паровых спутников в воздух под кожухом с помощью таблицы 8.26 [1].
Вычисляем коэффициент теплопередачи кп.в, Вт/м°С, от пара в паровых спутниках в воздух под кожухом:
(8.7)
уточняем
(8.8)
Находим погрешность расчета, которая должна быть в пределах 10%:
*100% (8.9)
Если ? больше 10%, то tст.в задаем снова и повторяем расчет.
Определяем удельное количество теплоты q Вт/м, отдаваемое паровыми спутниками в воздух под кожухом:
(8.10)
3. Определяем удельное количество теплоты q1, отдаваемое от воздуха под кожухом мазуту в мазутопроводах.
Задаемся температурой стенки мазутопровода в области, обогреваемой паровыми спутниками:
tст.в = 0,5*(tм+ tв.к), (8.11)
Определяем коэффициент теплоотдачи бв.к.ст.м Вт/м2*К от стенок паровых спутников в воздух под кожухом с помощью таблицы 8,27 [1].
Рассчитываем коэффициент тепло отдачи бст.м, от стенок трубопровода к мазуту (для ламинарного режима, т.к. Re<2200 был найден в разделе 5):
, Вт/м2*К, (8.12)
где (8.13)
м — температурный коэффициент объёмного расширения теплоносителя, К?1 ;
— g — ускорение свободного падения, 10 м/с2.
Вычисляем коэффициент теплопередачи км.в, Вт/м°С, от воздушного пространства под кожухом к мазуту в трубопроводе:
(8.14)
Уточняем
(8.15)
Находим погрешность расчета, которая должна быть в пределах 10%:
*100% (8.16)
Если ? больше 10%, то tст.в задаем снова и повторяем расчет.
Определяем удельное количество теплоты q1 Вт/м, отдаваемое паровыми спутниками в воздух под кожухом:
(8.17)
где в — угол, соответствующий поверхности мазутопроводов, соприкасающейся с воздухом в кожухе. Находиться по формуле из таблицы 8.28 [1].
(8.18)
4. Вычисляем удельное количество теплоты q2 Вт/м передаваемое от воздуха под кожухом в окружающую среду.
Находим среднюю температуру окружающей среды, °С, в области паровых спутников, для мазутопроводов, прокладываемых над землей tо.п = tв = -34 °С.
Задаемся начальным приближением температуры стенки изоляции со стороны паровых спутников tи.п1 и температуры стенки изоляции со стороны пространства, окружающего изоляцию:
tи.п1 = tв.к-3, °С (8.19)
tи.п2 = tо.п+3, °С (8.20)
Определяем среднюю температуру изоляции в области паровых спутников:
tи.п=0,5*(tи.п1 + tи.п2), °С (8.21)
Находим теплопроводность изоляционного материала, пользуясь таблицей 8.30 [1] :
, Вт/м·°C (8.22)
Определяем коэффициент теплоотдачи бв.к.и от воздуха под кожухом к изоляции, который в большинстве случаев можно принять равным 14 Вт/м2*°С.
Коэффициент теплоотдачи от изоляции в области паровых спутников в окружающую среду определяется по таблице 8.31 [1].
Принимаем би.о.п = 10,47 Вт/м2·°С.
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи, Вт/м*К, от воздушного пространства под кожухом в окружающую среду в области спутников:
, (8.23)
Где , м (8.24)
(8.25)
вычисляется при =0.
В зависимости от о= по таблице 8.32 [1].
, (8.26)
Определяем удельное количество теплоты, переданное от воздуха под кожухом в окружающее пространство в области паровых спутников:
, Вт/м2 (8.27)
5. Уточнение tв.к производится по следующей методике:
, 0С (8.28)
Находим погрешность расчета, которая должна быть в пределах 10%:
*100% (8.29)
Если ? больше 10%, то tвк, q1, q2 считаем снова и повторяем расчет.
6. Определяем количество теплоты q0, отданное мазутом в окружающую среду через стенки мазутопровода и изоляцию:
Находим среднюю температуру окружающей среды, °С, в области паровых спутников, для мазутопроводов, прокладываемых над землей tо.п=tв=-34 °С.
Задаемся начальным приближением температуры стенки изоляции со стороны паровых спутников tи.т1 и температуры стенки tи.т2 изоляции со стороны пространства, окружающего изоляцию:
tи.т1 = tв.к — 3 °С (8.30)
tи.т2 = tо.п + 3 °С (8.31)
определяем среднюю температуру изоляции в области паровых спутников:
tи.п = 0,5*(tи.п1 + tи.п2) °С (8.32)
Находим теплопроводность изоляционного материала по формуле (8.20).
Коэффициент теплоотдачи от изоляции в области мазута в окружающую среду определяется по таблице 8.31 [1].
Принимаем би.о.п = 10,47 Вт/м2·°С.
Рассчитываем коэффициент теплопередачи от мазута в окружающую через стенку трубопровода и изоляцию по формуле:
(8.33)
Уточняем
(8.34)
(8.35)
Находим погрешность расчета аналогично формулам (8.14) и (8.27).
Рассчитываем удельное количество теплоты, Вт/м, отданное мазутом в окружающую среду через изоляцию:
(8.36)
по таблице 8.28 [1].
Суммарные потери от 1 метра трубы:
Вт/м (8.37)
По заданной скорости пара в формуле (8.5) и диаметрам поровых спутников, определяем расход пара для спутников:
(8.38)
где — плотность пара, кг/м3.
Результаты расчета сводим в таблицу 8.2.
Таблица 8.2 «Расчет паровых спутников»
Параметр
0-1
1-2
2-4
4-1
1-3
3-1
1
tмн, оС
60
60
120
120
42
100
2
Gм, кг/с
48,40
0,42
0,42
0,06
0,24
0,24
3
dмн, м
0,273
0,03
0,03
0,012
0,03
0,03
4
dмв, м
0,255
0,025
0,025
0,0088
0,025
0,025
5
лм.ст, Вт/м*К (сталь)
52
52
52
52
52
52
6
tПН, оС
158,08
158,08
158,08
158,08
158,08
158,08
7
РПН, МПа
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
8
лп.ст, Вт/м*К (сталь)
52
52
52
52
52
52
9
L, м
65
40
105
105
40
45
10
tВ, оС
-32
-32
-32
-32
-32
-32
11
д, м
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
12
t в.к, °С
79,6
75,0
115,3
115,3
57,5
90,5
13
tст.п, °С
140
140
140
140
140
140
14
, м/с
40
40
40
40
40
40
15
,м2/с
0,0000045
0,0000045
0,0000045
0,0000045
0,0000045
0,0000045
16
, кДж/кг
2,47
2,47
2,47
2,47
2,47
2,47
17
, Вт/м*К
0,0319
0,0319
0,0319
0,0319
0,0319
0,0319
18
Reпар
282666,67
112888,89
112888,89
112888,89
112888,89
112888,89
19
Prпар
0,00108
0,00108
0,00108
0,00108
0,00108
0,00108
20
Prст
0,00107
0,00107
0,00107
0,00107
0,00107
0,00107
21
б0, Вт/м2*К
25,60
12,28
12,28
12,28
12,28
12,28
22
Э
1,14
1,14
1,14
1,14
1,14
1,14
23
св.нас, кг/м3
909,4
909,4
909,4
909,4
909,4
909,4
24
сп.нас, кг/м3
3,11
3,11
3,11
3,11
3,11
3,11
25
х
1
1
1
1
1
1
26
, Вт/м2*К
493,5
236,8
236,8
236,8
236,8
236,8
27
бп.ст.в.к Вт/м2*К
23
23,22
23,22
23,22
23,22
23,22
28
,м2/с (при темп-ре в мазутопроводе)
0,00016
0,00016
0,000019
0,000019
0,00086
0,0000665
29
кп.в, Вт/м°С
0,802
0,367
0,367
0,367
0,367
0,367
30
, °С (уточняем п.19)
154,1
148,0
152,9
152,9
145,8
149,8
31
?,%
9,13
5,38
8,42
8,42
3,89
6,57
32
q, Вт/м
197,68
95,59
49,26
49,26
115,70
77,81
33
tст.в, 0С
69,80
67,51
121,65
117,14
49,17
85,24
34
бв.к.ст.м Вт/м2*К
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
14,25
35
, м/с
1,00
0,91
0,94
0,99
0,50
0,51
36
Reм
1592,4
142,5
1232,4
456,7
14,6
192,6
37
, кДж/кг (при темп-ре в мазутопроводе)
1888
1888
2013
2013
1830,5
1938
38
, Вт/м*К (при темп-ре в мазутопроводе)
0,1496
0,1496
0,1392
0,1392
0,1544
0,1454
39
Prм
1915,78
1915,78
253,91
253,91
9794,82
831,82
40
Grм
190609,57
137,65
13163,52
352,05
8,29
524,00
41
, кДж/кг (при темп-ре стенки мазутопровода)
1912,50
1906,77
2042,12
2030,86
1860,91
1951,09
42
, Вт/м*К (при темп-ре стенки мазутопровода)
0,148
0,148
0,137
0,138
0,152
0,144
43
,м2/с (при темп-ре стенки мазутопровода)
0,000199
0,000228
0,000022
0,000025
0,000798
0,000088
44
см, кг/м3 (при темп-ре в мазутопроводе)
948,93
948,93
923,85
923,85
960,93
938,74
45
см, кг/м3 (при темп-ре стенки мазутопровода)
943,91
945,08
918,20
920,38
954,55
936,11
46
Prст (при темп-ре стенки мазутопровода)
2432,86
2770,98
301,34
343,84
9332,35
1119,04
47
, Вт/м2*К
93,13
201,13
265,05
365,52
165,30
175,59
48
км.в, Вт/м°С
8,85
3,69
4,49
2,60
3,19
3,34
49
, °С
67,3
71,0
113,6
114,3
52,8
88,0
50
Д,%
3,57
5,21
7,11
2,45
6,95
3,19
51
в
1,61
3,48
3,48
5,24
3,48
3,48
52
q1, Вт/м
139,86
96,41
41,14
35,97
113,78
60,72
53
tи.п1, °С
71,60
67,02
107,27
107,27
49,55
82,47
54
tи.п2, °С
-24
-24
-24
-24
-26
-24
55
tи.п, °С
23,80
21,51
41,64
41,64
11,77
29,24
56
Вт/м·°C
0,0586
0,0577
0,0650
0,0650
0,0542
0,0605
57
бв.к.и Вт/м2*°С
14
14
14
14
14
14
58
би.о.п, Вт/м2*°С
10,47
10,47
10,47
10,47
10,47
10,47
59
fи.п1,м
0,668
0,162
0,162
0,160
0,162
0,162
60
т
0,3108
0,048
0,048
0,03
0,048
0,048
61
fи.п2,м
0,749
0,336
0,336
0,421
0,336
0,336
62
о
1,12
2,07
2,07
2,64
2,07
2,07
63
ц
1
1,04
1,04
1,074
1,05
1,055
64
fи.п,м
0,708
0,249
0,249
0,290
0,249
0,249
65
Вт/м*К
0,695
0,230
0,254
0,284
0,217
0,237
66
t’и.п1, °С
71,2
64,0
98,6
96,3
48,8
77,5
67
Д,%
0,6
4,6
8,1
10,2
1,5
6,0
68
t’и.п2, °С
-23,9
-26,9
-23,2
-24,4
-28,4
-25,6
69
Д,%
0,28
10,6
3,34
1,58
8,31
6,34
70
q2, Вт/м
69,89
7,81
11,79
15,40
6,18
9,17
71
q1 + q2, Вт/м
209,76
104,22
52,94
51,38
119,96
69,89
72
, °С
74,8
67,5
112,1
113,4
53,8
97,4
73
Д,%
6,0
10,0
2,8
1,6
6,4
7,6
74
, °С
-34
-34
-34
-34
-34
-34
75
tи.т1, °С
57
58
107
107
34
77
76
tи.т2, °С
-8
0,8
29
29
-10
11
77
tи.т, °С
24,5
29,4
68
68
12
44
78
Вт/м·°C
0,0588
0,0606
0,0745
0,0745
0,0543
0,0658
79
би.о.п, Вт/м2·°С
10,47
10,47
10,47
10,47
10,47
10,47
80
о
2,32
3,78
3,78
3,78
3,78
3,78
81
ц
1,06
1,14
1,14
1,14
1,14
1,14
82
, Вт/м*К
0,11
0,07
0,08
0,08
0,06
0,07
83
tи.т1, °С
56,47
57,41
106,36
107,33
34,85
76,15
84
Д,%
0,94
1,02
0,60
0,31
2,50
1,11
85
tи.т2, °С
-7,69
0,86
30,31
30,75
-10,21
11,25
86
Д,%
3,86
6,92
4,52
6,05
2,12
2,27
87
б
4,67
2,80
2,80
1,04
2,80
2,80
88
q0, Вт/м
24,30
9,21
16,99
6,35
6,28
11,95
89
q0 + q2, Вт/м
94,19
17,02
28,78
21,76
12,46
21,12
90
Q, кВт
6,12
0,68
3,02
2,28
0,50
0,95
Gп, кг/с
0,099
0,016
0,016
0,016
0,016
0,016
Расход пара на подогреватели состоит из расходов на подогреватель перед форсунками, циркуляционный подогрев и подогрев в приемном резервуаре: Gп = 0,026 + 0,056 + 0,49 = 0,572 кг/с = 2,1 т/ч
Суммарный расход пара на спутники:
Gп = 0,099 + 0,016 + 0,016 + 0,016 + 0,016 + 0,016 = 0,179 кг/с = 0,644 т/ч.
9. температура теплоносителя, 0С
120
120
120
120
120
60
5
Темп-ра окр. среды, 0С
-32
-32
-32
-32
-32
-32
6
ДT, 0С
144
144
144
144
144
7
n
1,06
1,64
1,95
1,50
2,08
2,20
8
A
11,93
12,59
13,36
12,29
13,72
14,07
9
B
11,09
6,44
5,28
7,18
4,91
4,61
10
Ca
3,05
3,74
4,18
3,55
4,37
4,54
11
Cb
2,88
2,28
2,14
2,37
2,10
2,07
12
Cc
2,92
2,56
2,50
2,60
2,49
2,49
13
уиа, МПа
6,32
3,10
3,12
2,64
5,09
93,29
14
уиб, МПа
5,96
1,89
1,60
1,77
2,45
42,41
15
уиc, МПа
6,05
2,12
1,87
1,94
2,91
51,09
16
Px, кH
1699,0
2297,3
979,9
763,0
1640,0
5185,2
17
Py, кH
1578,6
1174,8
386,8
445,4
586,
1697,62
Расчеты показывают, что естественная температура теплоносителя, 0С
158
1158
158
158
158
158
5
Темп-ра окр. среды, 0С
-34
-34
-34
-34
-34
-34
6
ДT, 0С
192
192
192
192
192
192
7
n
1,06
1,64
1,95
1,50
2,08
2,20
8
A
11,93
12,59
13,36
12,29
13,72
14,07
9
B
11,09
6,44
5,28
7,18
4,91
4,61
10
Ca
3,05
3,74
4,18
3,55
4,37
4,54
11
Cb
2,88
2,28
2,14
2,37
2,10
2,07
12
Cc
2,92
2,56
2,50
2,60
2,49
2,49
13
уиа, МПа
4,50
5,51
2,22
1,88
3,62
11,17
14
уиб, МПа
4,24
3,36
1,14
1,26
1,74
5,08
15
уиc, МПа
4,30
3,77
1,33
1,38
2,07
6,12
16
Px, кH
2265,4
3063,0
1306,6
1017,3
2186,7
6913,6
17
Py, кH
2104,9
1566,4
515,8
593,8
782,1
2263,4
Расчеты показывают, что естественная температура наиболее холодной пятидневки, -340С;
tм — температура мазута в трубопроводе, 800С.
Схема П-образного компенсатора.
Гнутые П — образные компенсаторы характеризуются следующими параметрами: вылетом плеча LK, створом (шириной плеча) b, радиусом гнутья Rr, длиной прямой вставки вылета LK’ и длиной прямой вставки плеча компенсатора b’.
Выпускаемые промышленностью колена имеют радиус кривизны R = (2-8)DH, Примем R = 4* DH.
R = 4*273 = 1092 мм.
Прямые вставки на полке и вылете компенсатора должны быть не меньше 5* DH :
b’ = 5* DH = 5*273 = 1365 мм. LK’=5* DH = 5*273 = 1365 мм
Ширина полки
b = b’+2R = 1365 + 2*1092 = 3549 мм
Вылет компенсатора
LK = LK’ +2R = 1365 + 2*1092 = 3549 мм
Откуда находим:
(9.2)
Компенсирующая способность вычисляется:
, мм (9.3)
где — компенсирующая способность, мм;
— — модуль упругости стали, равен 2*105 МПа;
— — допустимое напряжение на изгиб, принимаем 120 МПа [4].
отсюда находим, Д =129мм
Сравнивая значения Д, полученные в п. 9.1 и п. 9.2, видим, что на данном участке достаточно установить один П — образный компенсатор, он будет компенсировать требуемые температурные удлинения. Но донный участок имеет эстакаду через дорогу, при этом вылет LK эстакады, превышает вылет компенсатора, поэтому установка отдельного компенсатора не обязательна, т.е. естественные изгибы мазутопровода будут полностью компенсировать температурное удлинение.
Данный участок (между первой и второй неподвижной опорой) имеет наибольший диаметр, поэтому требует наибольшего вылета П-образного компенсатора, значит, эстакада через дорогу для других трубопровод также скомпенсирует тепловые удлинения.
По аналогичной схеме рассчитаем компенсаторы для участка между мазутонасосоной и неподвижной опорой Н1 (см. план мазутного хозяйства).
R = 4*273 = 1092 мм.
Прямые вставки на полке и вылете компенсатора должны быть не меньше 5*DH :
b’ = 5* DH = 5*273 = 1365 мм. LK’=5* DH = 5*273 = 1365 мм
Ширина полки
b = b’+2R = 1365 + 2*1092 = 3549 мм
Вылет компенсатора
LK = LK’ +2R = 1365 + 2*1092 = 3549 мм
Откуда находим:
(9.4)
Компенсирующая способность вычисляется:
, мм (9.5)
где — компенсирующая способность, мм;
— — модуль упругости стали, равен 2*105 МПа;
— — допустимое напряжение на изгиб, принимаем 120 МПа [4].
отсюда находим, Д =129мм
Отсюда делаем вывод, что достаточно установить 1 компенсатор с вылетом 3549 мм.
]]>