Расчет и обоснование безопасной работы топочного устройства (стр. 2 )

Курсовая работа проверяется преподавателем, при необходимости делаются замечания, и затем передается студенту. После устранения студентом замечаний проводится защита курсовой работы в специально отведенное для этого время.

Курсовая работа, выполненная студентом не по своему индивидуальному заданию, не рассматривается!

2.2. Исходные данные к работе

Для выполнения курсовой работы студентам выдается индивидуальное задание. Форма задания приведена в прил. 1.

В индивидуальном задании должны быть заданы следующие исходные данные:

– газовое топливо (газопровод принимается по прил. 3 в соответствии с шифром студента – две последние цифры зачетной книжки студента заочной формы обучения; для студентов дневной формы обучения выдается преподавателем);

– внутренние размеры топочного устройства (глубина, ширина, высота – L, B, H);

– полезная тепловая мощность топочного устройства – Q1;

– КПД топочного устройства – ;

– температура газового топлива перед горелкой – .

Дополнительные данные для расчетов берутся из настоящих указаний.

2.3. Пояснительная записка

Курсовая работа выполняется в виде пояснительной записки с необходимыми расчетами, схемами, таблицами и рисунками, поясняющими содержание текста. Объем пояснительной записки должен составлять 20-25 листов формата А4 на одной стороне листа. Текст в записке должен быть машинописным.

Применение вычислительной техники при выполнении курсовой работы является необходимым и обязательным для всех студентов.

Пояснительная записка должна начинаться с титульного листа, форма которого приведена в прил. 2.

Пояснительная записка в краткой, четкой и ясной форме должна раскрывать замысел курсовой работы, содержать методы исследований и сами расчеты, доказательства и анализ полученных результатов и выводы. Текст должен дополняться в необходимых местах иллюстрациями (рисунками, схемами, эскизами). Курсовую работу следует писать в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32–2001 [2].

Текст пояснительной записки должен быть набран на компьютере в едином стиле через один или полтора межстрочных интервала, кегль 12–14. Поля на листе формата А4 должны быть: левое – 25 мм.; правое – 15 мм.; верхнее – 20 мм.; нижнее – 20 мм. Абзацные отступы – 1 см.

Пояснительную записку следует писать грамотно, четко, техническим языком. Изложение содержания работы должно быть сделано от третьего лица. Все физические приложения нужно отражать кратко и понятно. Приводимые расчеты и данные к ним должны сопровождаться краткими пояснениями и ссылками на литературу. При использовании какого-либо метода расчета формулы приводятся в буквенном выражении, а затем в цифровом; результаты вычислений указываются с размерностями полученных величин. Точность вычислений должна соответствовать 3–4 значащим цифрам. Многократно повторяющиеся расчеты приводятся только один раз, а результаты должны быть сведены в таблицу. Таблицы и рисунки должны иметь заголовки и порядковые номера.

Необходимые рисунки и эскизы приводятся на отдельных страницах по ходу написания пояснительной записки и в тексте на них должны быть сделаны ссылки. На рисунках и эскизах должны быть проставлены размеры, которые были определены при расчетах или взяты из справочной литературы.

Перенос слов в заголовках не допускается, точку в конце заголовка не ставят.

Листы записки должны иметь сквозную нумерацию, включая титульный лист. Номера страниц на титульном листе и на задании не ставятся, но они при счете страниц учитываются.

При написании пояснительной записки студент использует справочные и другие источники, на которые обязательно должны быть даны ссылки. Список литературы, использованной студентом при выполнении курсовой работы, должен быть приведен в конце пояснительной записки строго в соответствии с требованиями ГОСТ 7.1−2003 [3]. Примером может служить «Список рекомендуемой литературы», приведенный в конце данных методических указаний.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА И РАБОТА

ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

3.1. Конструкция топочных устройств

Эксплуатация технологических и огнетехнических установок (топок, котлов, печей, сушилок и т. п.) связана с сжиганием в их топочном объеме различных видов топлива, что приводит к повышенной пожаро - и взрывоопасности оборудования. Правильно спроектированное теплотехническое оборудование позволяет избежать нештатных ситуаций, повысить надежность эксплуатации и безопасность его работы.

В различных технологических процессах и оборудовании широко используются горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости, которые при определенных условиях могут создавать взрывоопасные смеси. Образование взрывоопасной газовоздушной смеси может иметь место при утечках газа, неправильной работе горелок и форсунок, подтекании жидкого топлива, погасании пламени горелок в процессе эксплуатации, при неправильно выбранных технологических режимах и др. Взрывоопасная смесь может образоваться внутри топочной камеры, в здании газовой котельной, здании газорегулирующего пункта и других помещениях.

Аварии на установках, где сжигается газообразное или жидкое топливо, технологическом и теплосиловом оборудовании обычно имеют тяжелые последствия. Это связано с высокими температурами и давлениями теплоносителей, а также наличием взрывопожароопасных газов, паров жидкостей и их смесей с воздухом.

Наиболее часто топочная камера представляет собой прямоугольный параллелепипед или удлиненный цилиндр. Эскиз камеры в виде прямоугольного параллелепипеда изображен на рис. 1.

На фронтальной стенке топочного устройства через горелку 1 (к установке может быть принято несколько однотипных горелок) подают газовое топливо и воздух на горение. Если горелка одна, то ее обычно устанавливают посередине фронтальной стены на высоте 1/3 от пода (низа) топочной камеры. Если горелок 2, то их располагают на одной линии на той же высоте на фронтальной стене. Образовавшиеся при горении горячие продукты сгорания отводятся через дымовой канал 4, сделанный в верхней части задней стенки топочной камеры.

 

Рис. 1. Эскиз топочной камеры: 1 – горелочное устройство; 2 – топочная камера; 3 – факел; 4 – канал для отвода продуктов сгорания

При сжигании газового топлива в топочной камере образуется факел 3, представляющий собой мощный источник тепловой энергии излучением. Тепловая энергия химических реакций при горении топлива передается излучением внутренним стенкам топочной камеры и идет на нагрев продуктов сгорания. В дальнейшем часть этой тепловой энергии полезно используется в различных технологических процессах: на получение горячей воды и пара, при нагреве металла, для сушки материалов и т. п. Часть энергии теряется через стенки в окружающую среду, выбрасывается в атмосферу с дымовыми газами и рассеивается вместе с другими потерями.

3.2. Характеристики используемого газового топлива

В промышленности и быту широко применяется в качестве топлива природный газ. Это вызвано значительными преимуществами газового топлива перед другими видами: высокой теплотворной способностью, простотой и удобством сжигания, возможностью полной автоматизации процесса сжигания, малыми вредными выбросами в окружающую среду и т. п.

С основными характеристиками газовых топлив можно ознакомиться в справочной или учебной литературе [1,5,8]. К этим характеристикам следует отнести: объемную долю каждого газа, входящего в смесь , выраженную в процентах; низшую теплоту сгорания ; плотность газа . Для некоторых природных газов они приведены в прил. 3. По своему варианту в соответствии с шифром (две последние цифры зачетной книжки студента заочной формы обучения) студент выбирает газопровод и выписывает основные характеристики газового топлива.

3.3. Тепловая мощность топочного устройства и расход газа

При сжигании топлива в топочном устройстве его химическая энергия переходит в полезную тепловую, а часть рассеивается в окружающую среду. Полезная тепловая мощность устройства может быть определена по формуле, кВт,

, (1)

где – объемный расход газового топлива, подаваемого в топочное устройство, при нормальных физических условиях (давление 101300 Па и температура 273 К. Таким образом, 1 м3 газа берется при этих условиях и обозначается 1 нм3), нм3/с;

– КПД топочного устройства;

– низшая теплота сгорания сухого газового топлива (прил. 3), кДж/нм3.

Полная тепловая мощность топочного устройства , кВт, рассчитывается по формуле:

. (2)

Формула (1) устанавливает связь между объемным расходом газового топлива при нормальных условиях, который должны обеспечить горелки, и полезной тепловой мощностью топочного устройства. По этой формуле может быть найден при нормальных условиях общий расход газового топлива в топочном устройстве .

3.4. Конструкция горелки

Сжигание газового топлива осуществляется в топочных устройствах через горелочные устройства – горелки. При большой мощности топочного устройства на его фронтальной стенке может быть установлено и использовано одновременно несколько однотипных газовых горелок.