đồ án môn học lò hơi

Đồ án môn học Lò Hơi

MỤC LỤC
Lời nói đầu

2

Nhiệm vụ thiết kế
PHẦN I : TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHIÊN LIỆU
1.1_ Tính thể tích không khí lý thuyết

3
4
4

1.2_Thể tích thực của sản phẩm cháy
ở các hệ số không khí thừa khác nhau
Bảng Entanpi của khói và không khí
PHẦN II : CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
PHẦN III : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
III.1_ Chọn vòi phun
III.2_ Xác định kích thước buồng lửa
PHẦN IV : THIẾT KẾ DÃY FESTON
PHẦN V: PHÂN PHỐI NHIỆT
V.1_Bộ quá nhiệt.
V.2_Bộ hâm nước.
V.3_Bộ sấy không khí.
PHẦN VI : THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT
VI.1_ Bộ quá nhiệt cấp II
V.2_ Bộ quá nhiệt cấp I:
PHẦN VII : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

VII.1_ Thiết kế bộ hâm nước câp II
VII.2_ Thiết kế bộ hâm nước câp I
PHẦN VIII : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ.
VIII.1_ Thiết kế sấy không khí cấp II
VIII.2_Thiết kế sấy không khí cấp I
Tài liệu tham khảo

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

4
5
6
7
7
7
11
14
14
15
16
18
18
21
24
24
26
29
29
31
34

1


Đồ án môn học Lò Hơi

LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng là động lực của quá trình phát triển của nhân loại cũng
như của bất kỳ quốc gia nào. Ngày nay mọi quốc gia đều nhận rhức được
rằng để phát triẻn kinh tế bền vững buộc phải biết kết hợp hài hòa giữa ba
quá trình phát triển đó là : Kinh tế - Năng lượng – Môi trường.
Trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện (kể cả nhà
máy điện nguyên tử) Lò Hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm vụ biến
đổi năng lượng tàng trữ trong nhiên liệu thành nhiệt năng của Lò Hơi. Lò
Hơi cũng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác như
trong ngành luyện kim, hóa chất, công nghiệp nhẹ và trong dân dụng khác…
Vì thế việc nghiên cứu thiết kế Lò Hơi là vô cùng quan trọng và có ý
nghĩa to lớn, đặc biệt là với sinh viên ngành Năng lượng. Qua việc tính toán
thiết kế em đã hiểu và nắm rõ hơn các quá trình nhiệt trong Lò Hơi đốt nhiên
liệu nói chung ( và Than nói riêng ), hiểu được phương pháp tính nhiệt trong
Lò Hơi, cách bố trí các dàn ống, cách bố trí các bề mặt đốt sao cho quá trình
Nhiệt đạt hiệu quả cao nhất. Qua đây em cũng hiểu và hoàn thiện hơn phần
kiến thức đã được môn học Lò Hơi trang bị .
Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Xuân Quang, thầy Mai
Thanh Hà Huế và các thầy cô trong Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh đã tận tình
chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Dù đã hết sức cố gắng nhưng
trong quá trình tính toán em vẫn không tránh khỏi sai xót. Em rất mong sự
động viên và giúp đỡ của các thầy cô để em có thể hiểu và nắm rõ hơn phần
kiến thức đã được trang bị.
Em xin chân thành cám ơn!

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN VĂN KIÊN

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

2


Đồ án môn học Lò Hơi

Nhiệm vụ thiết kế :

- Sản lượng hơi định mức : D = 310 [tấn/h]
- Thông sồ hơi :
+ Áp suất hơi quá nhiệt : p = 6 [MPa]
+ Nhiệt độ hơi quá nhiệt : t = 450 [0C]
+ Áp suất trong bao hơi : pbh = 6,6 [MPa]
- Nhiệt độ nước cấp : t = 110 [0C]
- Đặc tính nhiên liệu :
TP
%

0

C

Clv
54.5
t1

1030

Hlv
2.8

Olv
9.9

t2
1270

Slv
0.6
t3
1380

Nlv
0.2

Alv
24

Wlv
8

c

V
22

tA

W
32

Fix
C
46

Qtlv
(kcal/kg)
4999

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

3


Đồ án môn học Lò Hơi

PHẦN I : TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NHIÊN LIỆU
1.1_ Tính thể tích không khí lý thuyết :
1.1.1_ Lượng không khí lý thuyết :
Vo = 0,0889.(Clv +0,3755.Slv)+ 0,265.Hlv- 0,033.Olv
= 0,0889.(54,5+0,3755.0,6)+ 0,265.2,8- 0,033.9,9 = 5,277 [m3tc/kg]
1.1.2_ Thể tích sản phẩm cháy :
lv

VRO2 =1,866.

C + 0,375.S

lv

=

57,5 + 0,375.0,6
= 1,021 [m3tc/kg]
100

100
V N2 =0,79.V +0,8.0,01.Nlv =0,79.5,277+0,8.0,01.0,2=4,17 [m3tc/kg]
VoH2O =0,111.Hlv +0,0124.Wlv +0,0161.Vo=0,495 [m3tc/kg]
o

o

1.2_Thể tích thực của sản phẩm cháy ở các hệ số không khí thừa khác nhau :
Đườmg khói
Đại lượng tính toán

Đơn
vị

Buồng
QN

Hệ số không khí thừa α
VH2O=V0H2O+0,0161(α1)V0

-

lửa
1.2

m3/kg

0.512

VN2=V0N2+(α-1)V0

m3/kg

VK=VRO2+VR2+VH2O

m3/kg

rRO2 = VRO2/VK

-

rH2O = VH2O/VK

-

rn = rRO2+rH2O

-

1.3

0.52
0

SKK
C2

SKK
C1

HN
C2

HN
C1

1.35
0.52
5
6.01
7

1.4

1.32
0.52
2

1.37
0.52
6

0.529
6.28
5.225 5.753
1
5.859 6.122
7.83 7.40 7.67
6.758 7.295 7.563
1
2
0
0.14 0.13 0.13 0.13 0.13
0.151
0
5
0
8
3
0.07 0.06 0.06 0.07 0.06
0.076
1
9
8
1
9
0.21 0.20 0.19 0.20 0.20
0.227
1
4
8

8
2

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

Khói thải
1.45
0.533
6.545
8.099
0.126
0.066
0.192

4


Đồ án môn học Lò Hơi

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

5


Đồ án môn học Lò Hơi

Entanpi của không khí và khói I-θ
θ
(oC)

ioK
kCal/kg

i0KK
kCal/kg

100
200

178.90
359.16

164.05
329.80

300
400
500

542.32
729.16
940.16

498.53
670.61
846.97

600
700

1120.00
1315.51

1049.54
1210.50

800
900
100
0
110
0
120
0
130
0
140
0
150

1515.38
1724.62

1376.77
1586.81

1936.48

1778.40

I=I0K+(α-1)I0KK (kcal/kg)
α = 1.2
α = 1.3
α = 1.35
α = 1.4
α = 1.32
α = 1.37
I
∆I
I
∆I
I
∆I
I
∆I
I
∆I
I
∆I
236.3
211.71
1
244.52
425.12 213.42
474.59 238.28 491.08 246.57 464.70
216.9
716.8
642.03
1
1

242.21 741.73 250.65 701.85 237.15
863.28 221.25
997.40 255.67 943.76 241.90 977.29
1109.56 246.28
1278.95 281.55 1211.19 267.44 1253.54 276.26
260.8
244.6
1329.91 220.35 1434.86
1539.82
6
1455.85
6
1508.33 388.33
1557.61 227.70 1678.66 243.80
1763.40 447.89
233.1
1790.74
3
1928.41 249.75
2041.98 251.24 2200.66 272.25
269.3
2292.16 250.18 2470.00
4

2149.69

1972.63

2544.21 252.05 2741.47 271.47

2365.28

2169.07

2799.10 254.88 3016.00 274.53

2583.81

2366.90

3057.19 258.10

2823.39
3025.21

2565.93
2766.64

3336.58 279.38
3578.54 241.9

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

6


Đồ án môn học Lò Hơi

0
160

0
170
0
180
0
190
0
200
0

6
3248.81

2968.86

3842.58 264.04

3474.16

3171.58

3700.09

3376.09

4108.47 265.89
266.8
4375.30
3

3927.15

3580.68

4155.56

3787.32

4643.28 267.98
269.7
4913.02
3

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

7


Đồ án môn học Lò Hơi

PHẦN II : CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

Đại lượng tính

Cân bằng nhiệt và hiệu suất lò hơi
Ký
hiệu Đơn vị
Công thức tính

Kết quả

Qđv=Qlvt

4999

Chọn
Theo bảng I-θ

125
316.22

C

Chọn

30

Ilkk

kcal/kg

Theo bảng I-θ

49.2

q3
q4

%
%

Theo bảng 16
Theo bảng 16

0
1

Khói mang đi

q2

%

(It-αIiKK)(100-q4)/Qtlv

4.85

Tỏa nhiệt ra môi trường
Tỷ lệ lượng tro mang theo xỉ

q5
ax

%
-

1-ab (với ab=0.95)

0.2
0.05

Chọn
Tra bảng 22

700
158.2

ax(CO)trAlv /Qlvt
q2+q3+q4+q5+q6
100-Σq

0.04
6.09
93.91

Nhiệt lượng đưa vào của than

Qđv

Nhiệt độ khói thải
Entanpi khói thải

θt
It

Nhiệt độ không khí lạnh

tlkk

Entanpi không khí lạnh

Tổn thất nhiệt
Cháy không hết về mặt hóa học
Cháy không hết về cơ khí

Nhiệt độ của xỉ
Entanpi

kcal/kg
0

C
kcal/kg
o

o
tx
C
(CO)tr kcal/kg

Tổn thất do xỉ mang đi
Tổng tổn thẩt nhiệt
Hiệu suất nhiệt

q6
Σq
ηt

%
%
%

Nhiệt độ hơi quá nhiệt
Áp suất hơi quá nhiệt
Entanpi hơi quá nhiệt

tqn
pqn
iqn

o

Nhiệm vụ thiết kế
Nhiệm vụ thiết kế
Tra đồ thị

450
60
789.9521531

Nhiệt độ nước cấp
Entanpi nước cấp
Lượng nhiệt sử dụng hữu hiệu
Lượng tiêu hao nhiên liệu
Tiêu hao nhiên liệu tính toán
Hệ số giữ nhiệt

tnc
inc
Ql
B

Btt
ϕ

o

Nhiệm vụ thiết kế
Tra bảng
D(iqn-inc)
Ql*100/(Qdv*ηt)
B(1-q4/100)
1-q5/(ηt+q5)

110
111.4832536
210325358.9
44800.76
44352.76
0.998

C
bar
kcal/kg
C
kcal/kg
kcal/h
kg/h
kg/h
-

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

8


Đồ án môn học Lò Hơi

PHẦN III : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
III.1_ Chọn vòi phun.
- Vòi phun đặt ở tường trước, với sản lượng hơi 320 t/h ta chọn 8 vòi phun
tròn.
Kích thước cơ bản lắp vòi phun
l/d
Trục vòi phun dưới đến mép phễu tro
2
Trục vòi phun ngoài đến mép tường
2
Giữa các trục vòi phun theo dẫy phương ngang
Giữa các trục vòi phun theo phương dọc
2.4
III.2_ Xác định kích thước buồng lửa:
- Thể tích buồng lửa :
Vbl=(Btt*Qtlv)/qv = (44348.25*4999)/(0.15*106) = 1478.1295 [m3]
với qv = 0,15.106 [kcal/h]
+ Nhiệt thế theo chiều rộng buồng lửa : qr = 27 [t/mh]
+ Chiều rộng buồng lửa : a = 10 [m]
+ Chiều sâu buồng lửa : b = 8 [m]
+ Chiều cao buồng lửa : h = Vbl/(a.b) = 18.476 [m]
- Diện tích vách trước

- Diện tích vách sau

- Diện tích vách 2bên

FVT

FVS

Fb

= hBL*b
10*22.1
= 7
= hBL*b
10*20.0
= 5
=

=

138.57
5 m2

= 117.361 m2
chia hình ra tính
=

174.1 m2

= 8*6
=

- Diện tích trần
Ft
=
Tổng diện tích bề mặt buồng lửa

48 m2
43.4

=
- Diện tích cửa thoất
khói

Fc

= b*hC

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

9


Đồ án môn học Lò Hơi
ΣFi =

FVT+FVS+Fb+Fc+Ft
652.1361 m2

=

5,5

3,2

7,3

6,4
1,5

18,5

6

22,17

1,3

16,2
10

4

8

6
1

5

- Chọn tốc độ gió
+ Gió cấp 1 = 20 [m/s]

+ Gió cấp 2 = 35 [m/s]
- Chọn đường kính ống sinh hơi trong buồng lửa : d = 0,06 [m], bước ống
s = 0,084 [m] , bước ống tương đối σ = 1.4.
- Nhiệt độ không khí nóng vào lò : tKK = 300 [0C]
- Chọn nhiêt độ khói ra khỏi buồng lửa : t’’ = 1250 [oC]
=> i’’ = 2928,19 [kcal/kg]
- Tính nhiệt buồng lửa :
Nhiệt độ không thứ nguyên của khói ra buồng lửa được xác định bằng công
thức :

∂ ''bl

Tbl''
Bo0,6
=
=
0,6
Ta M.a 0,6
bl + Bo

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

10


Đồ án môn học Lò Hơi
Với:
T’’bl : nhiệt độ khói ra đầu ra buồng lửa [0K]
Ta : nhiệt độ cháy lý thuyết [0K]
Bo : tiêu chuẩn Boltzman.

abl : độ đen buồng lửa.
M : hệ số kể đến sự phân bố nhiệt không đồng đều theo chiều cao
+ Với buồng lửa than phun chọn M = 0,46
+ Tiêu chuẩn Boltzman :

Bo =

ϕBt VC tb

4,9.10−8.ψ th .Ft .Ta3

Bt : lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán. [kg/h]
Ft : diện tích bề mặt buồng lửa [m2]
ψtb : hệ số đặt ống trung bình.
ϕ : hệ số bảo ôn.
VCtb : nhiệt dung trung bình của khói

VC tb =

Q bl − I''bl
t a − t ''bl

Q bl = Qdv

100 − q 3 − q 4 − q 6
+ Q K [kcal / kg]
100 − q 4

=>Qbl = 5577, 47143 [kcal/kg]
Từ Qbl nội suy bảng I-θ ta có Ta = 2021 K = 1748 0C

=> VCtb = 5,319
+ Độ đen buồng lửa :

a bl =

a nl
1 + (1 − a nl )ψ

ψ = ζ.χ
ζ : hệ số bám bẩn của dàn ống, tra bảng ta có ζ = 0,45
χ : độ dặt ống của buồng lửa lấy χ = 1
anl = 1- e-kps
k : hệ số làm yếu bức xạ của môi truờng trong buồng lửa
k = kkh.rn + ktr.µtr + kc.x1,x2

k kh

 7,8 + 16rH2O

Tbl'' 
=
− 1÷1 − 0,37
[1 / m.MPa]
÷
÷
 3,16 pr s
÷
1000
n




P = 0,1 Mpa

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

11


Đồ án môn học Lò Hơi
rn = rH2O + rRO2 = 0,227
s : chiều dày lớp bức xạ buồng lửa
s = 3,6Vbl/Ft = 3,6.1478,1295/744,5192 = 7,1472 [m]
=>kkh = 3,141356
ktr : hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro

k tr =

44
3

T"2bl d 2tr

[1 / m.MPa]

dtr : đường kính hạt tro tra bảng 8[1] ta có dtr = 13 [µm]
=>ktr = 0,04546
=> Bo = 0,902
=> θ’’bl = 0,716
=> T’’bl = 1173,48 [0C]

- Lượng nhiệt bức xạ hấp thụ của buồng lửa :
Qbxbl = ϕ.(Qbl - I''bl)
= 2621.071 [kJ/kg]
- Phụ tải nhiệt bức xạ trung bình của buồng lửa :
qtbbx = (Blv.Qblbx)/Hbl
= 11.846289 [kW/m2]

PHẦN IV : THIẾT KẾ DÃY FESTON
-Đường kính ống
-Chiều dày của ống
-Số ống trong một hàng
-Số dãy ống

d
δ
z1
z2

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

=
=
=
=

0.06
0.006
24
2

m
m
ống
dãy
12


Đồ án môn học Lò Hơi
-Tổng số ống của dàn
Pheston
-Bước ống ngang
-Bước ống dọc

z
S1
S2
σ1 =S1/d
σ2 =S2/d
б''

-Chọn nhiệt độ khói ra khỏi
bộ Pheston

=
=
=
=
=

=

48 ống
0.33
0.25
5.55
4.17

Dãy
-Hệ số góc của dãy Pheston

-Tổng diện tích trao đổi
nhiệt của dãy

-Tiết diện thoát của khói

H
l

=

0.25

X

=
=

1-(1-x)4
0.4375

=
f =

s

=

2
3
0.2
5 0.25

3.14159*z*d*l
6
m

4
0.25

l=6m

54.2868
m2
b*hc – z1*d*l

=
-Chiều dày hữu hiệu
của lớp bức xạ

C

1

X

=
=

0

1150

51.36

m2

0.9(4σ1σ2/3.14159-1)d

=

1.53721

-Nhiệt độ trung bình của
khói

б

=
=

0.5(б'+б'')
1161.72

-Vận tốc khói trung bình
đi qua dãy Feston

ω

=
=

BlvVkh(б+273)/f*273*3600
8.52019 m/s

-Lượng nhiệt nhận được
của dãy

Qfs

=
=

φ(I'fs – I''fs)
210.017
kJ/kg

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

13

Đồ án môn học Lò Hơi

-Độ chênh nhiệt độ
trung bình trong dãy

I'fs
I''fs

=
=

∆t

=
=

-Với pbh = 6.6 Mpa ; tbh = 281.9 0C
-Hệ số tỏa nhiệt đối lưu
αdl =
=
Cz =
Cvl =
αtc =
αbx =
-Hệ số tỏa nhiệt bức xạ
n =
ab =

2377.84

2252.11

kJ/kg
kJ/kg

б - tbh
879.841

0

C

1.16*Cz*Cvl*αtc
185.009 W/mK
0.945 (Tra toán đồ)
0.95 (Tra toán đồ)
177.65 (Tra toán đồ)
4
0.8

= 1-e-kps
k =
1.95059
p =
0.1
MPa
S =
1.53721
a =
0.25908

T = бk + 273
=
1434.72 K
Tb = t + ∆t + 273
=
634.9 K
vậy
αbx =
67.3516 W/mK
Hệ số tỏa nhiệt từ dòng khói đến vách ống
α1 = ξ*(αbx+αdl)
=
252.356 W/mK
-Hệ số bám bẩn
ε = CdCtrε0 +∆ε
Cd =
1.59536
Ε0 =
0.0085
∆ε =
0.002
ε =
0.01551
a

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

14

Đồ án môn học Lò Hơi
k

=
=

α1/(1 + ε*α1)
51.2201 W/mK

-Lượng nhiệt trao đổi
theo tính toán

Qf1

-Sai số :

∆Q

=
=
=

k*H*∆t/(Blv*1000/3600)
198.575
100*(Qfs - Qfs1)/Qfs
(thỏa mãn yêu
5.44824 %
cầu)

-Hệ số trao đổi nhiệt

=

Buång
®èt

Bé qu¸
nhiÖt cÊp II

Bé qu¸
nhiÖt cÊp I

PHẦN V: PHÂN PHỐI NHIỆT

Bé HN
cÊp II

thnII ihnII
tbh ibh

tqn i qn
Bé sÊy KK
cÊp II

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

Bé HN
cÊp I

Bé sÊy KK

cÊp II
15


Đồ án môn học Lò Hơi
than

ϑ"bl

ϑ"qnI

I"bl

I"qnI

ϑ"qnII

ϑ"hnII
I"qnII

I"hnII
tqnI iqnI chän

t"hnI I"hnI

tkkI ikkI
ϑkt =ϑ"kkI
Ikt = I"kkI

ϑ"hnI

I"hnI

ϑ"kkII
I"kkII
tnc,inc

V.1_Bộ quá nhiệt.
Ta bố trí hai bộ quá nhiệt ngược chiều đường khói. Tổng lượng nhiệt
mà hai bộ quá nhiệt nhận được để biến hơi từ trạng thái bão hòa khô trong
bao hơi thành trạng thái quá nhiệt như yêu cầu thiết kế là:
Qqn = D.(i’’qnCII – ibh)/Blv
i’’qnCII = 3302 [kJ/kg] (tra đồ thị với pqn = 6 MPa ; tqn = 450 0C)
ibh = 2777 [kJ/kg] (tra đồ thị với pbh = 6,6 MPa)
 Qqn = 310000.(3302 – 2777)/44352,76
 Qqn = 3669,445 [kJ/kg]
Ta phân phối bộ quá nhiệt cấp II sẽ nhận 60%Qqn, bộ quá nhiệt cấp I nhận
40%Qqn.
 QqnI = 0,4.3669,445 = 1467,778 [kJ/kg]
 QqnII = 0,6.3669,445 = 2001,667 [kJ/kg]

- Bộ quá nhiệt cấp II :
+ t’qnII = t’’feston = 1150 0C
+ i’qnII = 12033,11 [kJ/kg]
QqnII = ϕ(i'qnII - i''qnII)+∆αqnII.ikkl + Qbx
Qbx = qbx(1-xbx).F/Blv = 14,218 [kW/m2]
ikkl = 53,67 [kJ/kg] (tra bảng I-θ với tkkl = 300C)
 i’’qnII = i’qnII + ∆αqnII.ikkl – (QqnII – Qbx)/ ϕ
 i’’qnII = 10144,48 + 0,1.53,67 –(2001,667 – 14,218)/0,998
 i’’qnII = 9845,65 [kJ/kg]
Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

16


Đồ án môn học Lò Hơi
= 2355,419 [kcal/kg]
 t qnII = 957 0C
’’

- Bộ quá nhiệt cấp I:
+ t’qnII = t’’qnII = 957 0C
+ i’qnII = 9845,65 [kJ/kg]
QqnI = ϕ(i'qnI - i''qnI)+∆αqnII.ikkl
 i’’qnI = i’qnI + ∆αqnII.ikkl – QqnI/ ϕ
 i’’qnI = 9845,65 + 0,15.53,67 –1467,778/0,998
 i’’qnII = 8380,115 [kJ/kg]
= 2004,812 [kcal/kg]
’’
 t qnII = 828 0C
V.2_Bộ hâm nước.
Ta bố trí hai bộ hâm nước ngược chiều đường khói. Tổng lượng nhiệt
bộ hâm nước nhận vào từ trạng thái có nhiệt độ môi trường tới tnc = tbh – 50 =
289 – 24 = 2650C :
Qhn = D.(inc - imôi trường)/Blv
i’’hnII = 1159 [kJ/kg] (tra đồ thị với nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm
nước cấp II tnc = 2650C)
i‘hnI = 468,2 [kJ/kg]
 Qhn = 310000.(1159 - 468,2)/44352,76
 Qhn = 4828,29 [kJ/kg]
Ta phân phối bộ hâm nước cấp II nhận 60%Qhn, bộ hâm nước cấp I nhận

40%Qqn.
 QhnI = 0,4.4828,29 = 1931,316 [kJ/kg]
 QhnII = 0,6.4828,29 = 2896,974 [kJ/kg]
- Bộ hâm nước cấp II :
+ t’hnII = t’’qnII = 828 0C
+ i’hnII = 8380,115 [kJ/kg]
QhnII = ϕ(i'hnII - i''hnII)+∆αhnII.ikkl
 i’’hnII = i’hnII + ∆αhnII.ikkl – QhnII / ϕ
 i’’hnII = 8380,115 + 0,12.57,63 – 2896,974/0,998
 i’’hnII = 5483,412 [kJ/kg]
 i’’hnII = 1311,821 [kcal/kg]
 t’’hnII = 541 0C

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

17


Đồ án môn học Lò Hơi
- Bộ hâm nước cấp I :
+ t’hnI = t’’hnII = 541 0C
+ i’hnI = 5483,412 [kJ/kg]
QhnI = ϕ(i'hnI - i''hnI)+∆αhnI.ikkl
 i’’hnI = i’hnI + ∆αhnI.ikkl – QhnI / ϕ
 i’’hnI = 5483,412 + 0,17.57,63 – 1931,316/0,998
 i’’hnI = 3561,219 [kJ/kg]
 i’’hnI = 851,966 [kcal/kg]
 t’’hnI = 349 0C
V.3_Bộ sấy không khí.
Ta bố trí hai bộ sấy không khí ngược chiều đường khói.

- Bộ sấy không khí cấp II :
QskkII=(βskk+0,5.∆αskk)(i0''kk-i0'kk)
βskk = 1,2
i0'kk = 685,729 [kJ/kg] (nhiệt độ không khí váo bộ sấy cấp II là
1000C)
i0''kk = 2083,855 [kJ/kg] (nhiệt độ không khí ra khỏi bộ sấy cấp
II là 3000C)
 QskkII = (1,2+0,5.0,15).(2083,855 – 685,729)
 QskkII = 1782,6112 [kJ/kg]
Lượng nhiệt khói truyền cho không khí :
QskkII=ϕ (ikhói vào-ikhói ra+∆αhnikkl)
 ikhói ra = ikhói vào + ∆αhnikkl - QskkII
 ikhói ra = 1782,862 [kJ/kg]
 ikhói ra = 426,522 [kcal/kg]
 tkhói ra = 181 0C
- Bộ sấy không khí cấp II :
QskkI=(βskk+0,5.∆αskk)(i0''kk-i0'kk)
βskk = 0,85
i0'kk = 150 [kJ/kg] (nhiệt độ không khí váo bộ sấy cấp I là 300C)
i0''kk = 685,729 [kJ/kg] (nhiệt độ không khí ra khỏi bộ sấy cấp I
là 1000C)
 QskkI = (0,85+0,5.0,2).(685,729 – 150)
 QskkI = 508,942 [kJ/kg]
Lượng nhiệt khói truyền cho không khí :
Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

18


Đồ án môn học Lò Hơi

QskkI=ϕ (ikhói vào-ikhói ra+∆αhnikkl)
 ikhói ra = ikhói vào + ∆αhnikkl - QskkI
 ikhói ra = 1283,57 [kJ/kg]
 ikhói ra = 307,074 [kcal/kg]
 tkhói ra = 125,36 0C

PHẦN VI : THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT
VI.1_ Bộ quá nhiệt cấp II.
1_Chọn các thông số.
- Vị trí đặt bộ quá nhiệt sau giàn Feston
- Chọn đường kính ống : d = 0,038 [m]
- Chọn kiểu bố trí chùm ống : bố trí các ống song song
- Chọn kích thước của đường khói
Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

19


Đồ án môn học Lò Hơi
+ Chiều rộng : a = 10 [m] (bằng chiều rộng lò)
+ Chiều cao : h = 6 [m]
- Chọn bước ống S2 = 0,152 [m], chọn sơ bộ số hang ống Z2 = 26 [m]
- Chiều dày ống σ = 0,0035 [m], vậy bước ống tương đối σ2 = S2/d = 4
- Nhiệt độ hơi
+Trước khi vào bộ quá nhiệt cấp II: t’hơiQNII = 331 0C
+ Nhiệt độ sau bộ qua nhiệt cấp II : t’’hơiQNII = 450 0C
2_ Thiết kế chùm ống:
- Tính nhiệt độ khói trung bình :
ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) =0,5.(1150+957)= 1054 0C
- Tính nhiệt độ hơi trung bình :

t = 0,5(tqn + tbh )=0,5.(450+331)= 390,5 0C
- Chọn vận tốc khói qua khe hẹp của chùm ống :
ωkh = 12 [m/s]
- Tính tiết diện khói qua chùm ống :

Fkh =

B.Vkh .Tkh 44352,76.7,295.(887 + 273)
=
= 31,82[m 2 ]
ωkh .273
3600.12.273

- Tính số ống trong 1 hàng của bộ quá nhiệt :

 a.h − Fkh
Z1 = round 
 d.h
- Tính bước ống ngang :
S1 = a/z1 = 10/124 = 0,08
- Tiết diện hơi đi trong ống :

f=

  10.6 − 31,82 
÷= 
÷ = 124 [ống]
  0,038.6 

D

310000
=
= 0,215[m 2 ]
ω.ρ 400.3600

ωρ = 250 – 400 kg/m2.s : vận tốc khối
- Số ống trong chùm ống mà hơi đi qua :
n1 = 4.f/π.dt = 4.0,215/π.0,031 = 285 [ống]
dt = d – 2.σ = 0,038 – 2.0,0035 = 0,031
- Tính vận tốc hơi đi trong ống :

ωh =

D.v 310000.0,04645
=
= 18,6 [m / s]
f
0,215.3600

- Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía khói :
t
[w/m2.0C]
α dl = 1,163.Cs2 .C vl .α dl
Cs2 = 1 (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I)
Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

20


Đồ án môn học Lò Hơi

αtđl = 67 [kcal/m2h0C]
= 77,794 [w/m2.0C]

(tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi

Tập I)
Cvl = 0,96 (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I)
 αđl = 1,163.1.0,96.77,794
 αđl = 86,855 [w/m2.0C]
- Tính hệ số tỏa nhiệt bức xạ :
t
α bx = 1,163.a k .α bx
[W / m 2 0 C]

αtbx = 335,561 [W/m2.0C]
ak = 1 – e-kps
k = kkh.rn + ktr.µtr = 1,955
p = 0,1 Mpa

 4.0,08.0,152 
 4.s .s

s = 0,9.  1 22 − 1 ÷ = 0,9. 
− 1 ÷ = 8,75
2
π
.0,038
 π.d





 ak = 1 – e-1,955.0,1.8,75
 ak = 0,819
 αbx = 1,163.0,819.335,561
 αbx = 319,621 [W/m2.0C]
- Hệ số tỏa nhiệt từ dòng khói đến vách ống :
α1 = ξ.(αbx+αdl) = αbx+ αdl
 α1 = 406,476
- Hệ số tỏa nhiệt từ vách ống đến môi chất nhận nhiệt :
t
[W/m2.0C]
α 2 = 1,163.Cd .α dl
Cd = 0,96 (tra toán đồ hình 10.21a sách Lò Hơi tập I)
αtđl = 1741,67 [W/m2.0C]
 α2 = 1,163.0,96.1741,67
 α2 = 1944,539 [W/m2.0C]
- Hệ số trao đổi nhiệt :

k=

ψ.α1
α
1+ 1
α2

ψ : hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng
ψ = 0,658

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

21


Đồ án môn học Lò Hơi

⇒k=

0,65.406,476
406,476
1+
1944,539

 k = 218.529
- Tính độ chênh nhiệt độ trong chùm ống :

∆T =

∆T1 − ∆T2
∆T
ln 1
∆T2

Với ∆T1 = t’kh - tbh = 984 – 450 = 534
∆T2 = t’’kh - tbh = 790 – 331 = 459
 ∆T = 495,554 K
- Diện tích trao đổi nhiệt :
H = Q/(k. ∆T)
Q = ϕ.Blv.(i’qnII – i’’qnII + ∆αqnII.ikkl)
= 0,998.44352,76.(10144,48 – 7957,861 + 0,1.53,67)

= 97,026.106 [kJ/kg]
 H = 97,026.106/(218,529.495,554)
 H = 895.96 [m2]
- Tổng chiều dài của ống trong chùm ống :
L = H/π.d
 L = 895,96/(π.0,038)
 L = 7505,067
- Chiều dài ống trung bình : l = 4 m
- Số ống cần thiết : n = H/π.d.l = 1876 [ống]
- Tính lại z2 : z2 = n/2.z1 = 8
- Tính lại số ống thực tế : n = 2.z1.z2 = 1984 [ống]
- Chiều dài bộ quá nhiệt cấp I : c = (z2 – 1).S2 = 1,064 [m]
V.2_ Bộ quá nhiệt cấp I:
1_Chọn các thông số.
- Vị trí đặt bộ quá nhiệt sau giàn Feston
- Chọn đường kính ống : d = 0,038 [m]
- Chọn kiểu bố trí chùm ống : bố trí các ống song song
- Chọn kích thước của đường khói
+ Chiều rộng : a = 10 [m] (bằng chiều rộng lò)
Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

22


Đồ án môn học Lò Hơi
+ Chiều cao : h = 6 [m]
- Chọn bước ống S1 = 0,076 [m], S1 = 0,114 [m] chọn sơ bộ số hang ống Z2
= 26 [m]
- Chiều dày ống σ = 0,0035 [m], vậy bước ống tương đối σ1 = S2/d = 2
- Nhiệt độ hơi

+Trước khi vào bộ quá nhiệt cấp II: t’hơiQNI = 282 0C
+ Nhiệt độ sau bộ qua nhiệt cấp II : t’’hơiQNI = 331 0C
2_ Thiết kế chùm ống:
- Tính nhiệt độ khói trung bình :
ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) =0,5.(957+828)= 892,5 0C
- Tính nhiệt độ hơi trung bình :
t = 0,5(t’qnI + t’’qnI )=0,5.(282+331)= 306,5 0C
- Chọn vận tốc khói qua khe hẹp của chùm ống :
ωkh = 12 [m/s]
- Tính tiết diện khói qua chùm ống :

Fkh =

B.Vkh .Tkh 44352,76.7,295.(719 + 273)
=
= 27,215[m 2 ]
ωkh .273
3600.12.273

- Tính số ống trong 1 hàng của bộ quá nhiệt :

 a.h − Fkh
Z1 = round 
 d.h
- Tiết diện hơi đi trong ống :

f=

  10.6 − 27,215 
÷= 

÷ = 144 [ống]
  0,038.6 

D
310000
=
= 0,215[m 2 ]
ω.ρ 400.3600

ωρ = 250 – 400 kg/m2.s : vận tốc khối
- Số ống trong chùm ống mà hơi đi qua :
n1 = 4.f/π.dt = 4.0,215/π.0,031 = 285 [ống]
dt = d – 2.σ = 0,038 – 2.0,0035 = 0,031
- Tính vận tốc hơi đi trong ống :

ωh =

D.v 310000.0,03482
=
= 13,9 [m / s]
f
0, 215.3600

- Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía khói :
t
[w/m2.0C]
α dl = 1,163.Cs2 .C vl .α dl
Cs2 = 1 (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I)
αtđl = 67 [kcal/m2h0C]

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

23


Đồ án môn học Lò Hơi
= 77,794 [w/m2.0C]

(tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi

Tập I)
Cvl = 0,96 (tra toán đồ Hình 10.19 sách Lò Hơi Tập I)
 αđl = 1,163.1.0,96.77,794
 αđl = 86,855 [w/m2.0C]
- Tính hệ số tỏa nhiệt bức xạ :
t
α bx = 1,163.a k .α bx
[W / m 2 0 C]

αtbx = 335,561 [W/m2.0C]
ak = 1 – e-kps
k = kkh.rn + ktr.µtr = 1,955
p = 0,1 Mpa

 4.0,08.0,152 
 4.s .s

s = 0,9. 1 22 − 1÷ = 0,9. 
− 1 ÷ = 8,75
2

 π.d

 π.0,038


 ak = 1 – e-1,955.0,1.8,75
 ak = 0,819
 αbx = 1,163.0,819.335,561
 αbx = 319,621 [W/m2.0C]
- Hệ số tỏa nhiệt từ dòng khói đến vách ống :
α1 = ξ.(αbx+αdl) = αbx+ αdl
 α1 = 406,476
- Hệ số tỏa nhiệt từ vách ống đến môi chất nhận nhiệt :
t
[W/m2.0C]
α 2 = 1,163.Cd .αdl
Cd = 0,96 (tra toán đồ hình 10.21a sách Lò Hơi tập I)
αtđl = 1741,67 [W/m2.0C]
 α2 = 1,163.0,96.1741,67
 α2 = 1944,539 [W/m2.0C]
- Hệ số trao đổi nhiệt :

k=

ψ.α1
α
1+ 1
α2

ψ : hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng

ψ = 0,658

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

24


Đồ án môn học Lò Hơi

⇒k=

0,65.406,476
406,476
1+
1944,539

 k = 218.529
- Tính độ chênh nhiệt độ trong chùm ống :

∆T =

∆T1 − ∆T2
∆T
ln 1
∆T2

Với ∆T1 = t’kh - tbh = 790 – 331 = 459
∆T2 = t’’kh - tbh = 648 – 282 = 366
 ∆T = 410,747 K
- Diện tích trao đổi nhiệt :

H = Q/(k. ∆T)
Q = ϕ.Blv.(i’qnI – i’’qnI + ∆αqnII.ikkl)
= 0,998.44352,76.(7957,807 – 6492,269 + 0,1.53,67)
= 65,108.106 [kJ/kg]
 H = 65,108.106/(218,529.410,747)
 H = 569,103 [m2]
- Tổng chiều dài của ống trong chùm ống :
L = H/π.d
 L = 569,103/(π.0,038)
 L = 4767,136
- Chiều dài ống trung bình : l = 2 m
- Số ống cần thiết : n = H/π.d.l = 2384 [ống]
- Tính lại z2 : z2 = n/2.z1 = 8
- Tính lại số ống thực tế : n = 2.z1.z2 = 2304 [ống]
- Chiều dài bộ quá nhiệt cấp I : c = (z2 – 1).S2 = 0,532 [m]

PHẦN VII : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
VII.1_ Thiết kế bộ hâm nước câp II
1.Chọn các thông số:

Nguyễn Văn Kiên – Lớp KTNL 1 – K50

25