Tính toán thiết kế các cụm chi tiết của lò hơi ống lò ống lửa sản xuất hơi bão hòa cho công nghiệp,sử dụng nhiên liệu là dầu FO,công suất 0,5 th,áp suất thiết kế 10 bar tép chế tạo 20k

Võ Thanh Triều MSSV:12158381
Tính toán thiết kế các cụm chi tiết của lò hơi ống lò ống l ửa sản xu ất hơi bão hòa
cho công nghiệp,sử dụng nhiên liệu là dầu FO,công su ất 0,5 T/h,áp su ất thi ết k ế
10 bar tép chế tạo 20K.

Tiểu luận lò hơi

Page 1


Võ Thanh Triều MSSV:12158381

I:Cho thành phần làm việc
Thành phần làm việc của đầu FO :
Clv

Hlv

Slv

Olv

Nlv

Alv

Wlv

83,4%

10,0%

2,9%

0,4%

0%

0,3%

3%

Đường kính thân lò Dng = 1,5 m ; L =2,8 m ; s = 12 mm
Ống lò dng = 0,7 m ; L =2,8 m ; s = 12 mm
Ống lửa dng = 0,052 m ;L =2,8 m ; s = 4 mm
Mặt sàng

D = 1,2 m ; s = 55 mm

Nhiệt độ tk = 900 0C
Nhiệt độ tnl =32 0C
II:Tính cân bằng năng lượng

B.Qtlv =

Ta có:

Q LH
η LH

+ η = (0,9 ÷ 0,94) chọn ηLH = 0,9

Q LH = G ( i '' − i H 2 0 .32)

+

Từ p = 10 bar tra bảng nước và hơi bão hòa theo áp suất ta được i”= 2778
(KJ/kg)

(

)

QLH = G i '' − i H 2 0 .32 = 500.( 2778 − 4,18.32) = 1322,12( MJ / h )
QLH 1322,12
=
= 1469,02( MJ / h ) = 408,06( Kw)
η LH
0,9

Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu:

Tiểu luận lò hơi

Page 2


Võ Thanh Triều MSSV:12158381

(

)

Qtlv = 339.C lv + 1030.H lv + 109. S lv − O lv − 25W lv
= 339.83,4 + 1030.10 + 109.( 2,9 − 0,4 ) − 25.3 = 38770,1( KJ / kg )

B=

Vậy

408,06
.3600 = 37,89( Kg / h )
38770,1

III: Tính nhiệt lượng truyền cho môi chất trong buồng lửa ống lò
Ta có :

Qbl = ϕ ( Qhích − I K )

Trong đó
ϕ = 1−

+ Qhich = 408.06 Kw và
⇒

Tính Ik

+

ϕ = 1−

q5

100

với q5 = ( 0,5 ÷ 3,5)% chọn q5= 0,5%

0,5
= 0,995
100

0
I K = α .I K0 = I K0 + α ( α − 1).I KK

0
( C P .t ) RO2 + VN02 ( C P .t ) N 2 + V 0 H 2O ( C P ) H 2O
I K0 = VRO
2

Trong đó

(

)

0
+ V RO
= 0,01866. C lv + 0,375.S lv = 0,01866.( 83,4 + 0,375.2,9 ) = 1,577
2

(

)

= 0,0889.( 83,4 + 0,375.2,9 ) + = 0,2.10 − 0,0333.0,4 = 9,5
+ VH02O = 0,112 .. H lv + 0,0124.W lv + 1,2.G p + 0,0161.Vkk0
= 0,112 .. 10 + 0,0124.3 + 1,2.11,4 + 0,0161.9,5 = 14,9

Tiểu luận lò hơi

Page 3

3

( m tc / kgnl )
3

( m tc / kgnl )
3

3

( m tc / kgnl )

+ V N02 = 0,79.Vkk0 + 0,008.N lv = 0,79.9,5 + 0,008.0 = 7,505
+ Vkk0 = 0,0889. C lv + 0,375.S lv + 0,2.H lv − 0,0333.O lv

( m tc / kgnl )


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
Gp: Lượng hơi nước để phun dầu thành sương thường lấy theo kinh
nghiệm

trong khoảng (0,3÷0,35) ứng với 1 kg nhiên liệu ,chọn 0,3 để tính toán .
Chọn nhiệt độ tk = 900 0C tra bảng ta có

( C P .t ) RO

= 1972,35

KJ / kg

( C P .t ) N

= 1243,53

KJ / kg

2

+
+

2

( C P .t ) H O = 1519,65
+

2

KJ / kg

0

⇒ I K0 = VRO
( C P .t ) RO2 + VN02 ( C P .t ) N 2 + V 0 H 2O ( C P ) H 2O
2

= 1,577.1972,35 + 7,505.1243,53 + 14,9.1519,65 = 35085,9

+

( KJ / kg )

I kk0 = Vkk .( C P .t ) kk = 9,5.1259,57 = 11964 ,015 ( KJ / kg )

Chọn α = 1,2 ( với nhiên liệu là dầu FO)
0
I K = I K0 + α ( α − 1).I KK
= 35085,9 + (1,2 − 1).11964 ,015 = 37478,7

⇒ QBL = 0,995(408,06 −

Tiểu luận lò hơi

( KJ / kg )

37,89.37478,7
) = 0,995.( 408,06 − 394,5) = 13,492
3600

Page 4

( Kw)

Võ Thanh Triều MSSV:12158381
IV: Kiểm tra hệ số truyền nhiệt của buồng lửa đến môi chất
1: Hệ số làm yếu tia bức xạ

0,8 + 1,6.r. H 2O

K b= (

pb. .s

Ta có

rH 2O =

).(1 − 0,38

tK
)
1000

V H 2O

Trong đó +

VK

+ V H02O = 0,112 .. H lv + 0,0124.W lv + 1,2.G P + 0,0161.α .Vkk0
= 0,112 .. 10 + 0,0124.3 + 1,2.11,4 + 0,0161.1,2.9,5 = 15,02

(

( m tc / kgnl )
3

)

0
+ VK = α .V K0 = 1,2. V RO
+ V N02 + V H02O .
2

= 1,2.(1,577 + 7,505 + 15,02) = 28,92)

⇒ rH 2O =

+

V H 2O
VK

Pb = P.rb

=

(m 3 tc / kgnl )

15,02
= 0,518

28,92

rb =
Với

VRO2 + VH 2O
VK

=

1,577 + 15,02
= 0,574
28,92

Vậy Pb=1.0,574 = 0,574 bar

S = 3,6
+

⇒ K b= (

Vbl
1,08
= 3,6.
= 0,632
Fbl
6,15

0,8 + 1,6.0,518
900

).(1 − 0,38
) = 1,17
1000
0,574.0,632

2: Độ đen của buông lửa\
+Độ đen môi trường buồng lửa

a = 1 − e − kps = 1 − e −1,17.1.0, 632 = 0,52
Tiểu luận lò hơi

Page 5

bar


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
+Độ đen hiệu dụng của buồng lủa

a ' = a.β = 0,52.0,75 = 0,39

Chọn β= 0,75( ngọn lửa sáng đốt dầu )

+Độ đen của buông lửa
Đối với buông lửa phun nên không có ghi R = 0;

a BL

Tiểu luận lò hơi

ρ =0

a'
0,39
= '
=
= 0,39
'
a + (1 − a ).ϕ 0,39 + (1 − 0,39).1

Page 6


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
V: Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt đối lưu
Ta có

+ Qbl = 394,5 Kw
+ Chọn α = 100 (W/m2.K)
+ ∆tmax = 900-180 = 720 0C
+ ∆tmin = 300-180 = 120 0C

⇒ ∆t =

∆t max − ∆t min 720 − 120
=
= 334,86
∆t max
720
ln

ln
120
∆t min
F=

Qbl
394,5
=
= 11,78
α .∆t 100.334,86

0

C

m2

Vậy
2Fmặtsàng = 2,23 m2
Folua = 9,48 = π .d tr .n.l ⇒ n =

9,48
= 24,5
3,14.0,044.2,8

Vậy chọn lò hơi có 25 ống lửa.

Tiểu luận lò hơi

Page 7

Võ Thanh Triều MSSV:12158381
VI: Kiểm tra sức bền
1: Tính bền thân lò(Dng = 1,5 m ; L = 2,8 m ; s = 12 mm , p = 10 bar )
Chiều dày thân lò được xác định theo công thức:

S=

p.Dng
200.ϕ .σ + p

+1

Ta có tv = tb từ p = 10 bar tra bảng nước và hơi bão hòa theo áp su ất ta đ ược tv
= 179,88 0C
+Ứng suất

( kg / mm )

∗
⇒ σ = 13,66

2

+Ứng suất cho phép
⇒ σ = η .σ

∗

= 1.13,66 = 13,66

( kg / mm )
2

+η = 1
+ ϕ = 0,7

⇒S =

10.1200
+ 1 = 8,8 (mm)
200.0,7.13,66 + 10

Kết luận chọn chiều dày thân lò s = 12 mm là đảm bảo bền
2 Tính bền ống lò (Dng = 0,7 m ; L = 2,8 m ; s = 12 mm , p = 10 bar )
Ta có Chiều dày ống lò được xác định theo công thức

S=

p.Dtr
400.σ

Tiểu luận lò hơi


a.l.σ 
1
+
1

+

+2
p
.
(
D
+
l
)
tr



Page 8


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
Nhiệt độ tính toán : tv = tb + 4.s + 30 = 179,88 + 4. 12 + 30 = 257,88 0C
Tra bảng và nội suy
⇒ σ ∗ = 13,01

kg / mm 2

+ Ứng suất cho phép

( kg / mm )

⇒ σ = η .σ ∗ = 0,5.13,01 = 6,505

2

+ a = 6,25 ( ống lò nằm ngang)
Vậy chiều dày ống lò

S=

10.684 
6,25.2800.6,505 
1
+
1
+

 + 2 = 10,59
400.6,505 
10.( 684 + 2800 ) 

mm

Kết luận chọn chiều dày ống lò s =12 mm là đảm bảo bền
3: Tính bền ống lửa((Dng = 0,052 m ; L = 2,8 m ; s = 4 mm , p = 10 bar )
Ta có :Chiều dày ống lửa được xác định theo công th ức

S=

p.Dtr
400.σ



a.l.σ 
1
+
1
+

+2
(
)
p
.
D
+
l
tr



Nhiệt độ tính toán : tv = tb + 4.s + 60 = 179,88 + 4. 4 + 60 = 255,88 0C
Tra bảng và nội suy
⇒ σ ∗ = 13,06

kg / mm 2

+ Ứng suất cho phép

⇒ σ = η .σ ∗ = 0,5.13,06 = 6,53

Tiểu luận lò hơi

Page 9

( kg / mm )
2


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
+ a = 6,25 ( ống lửa nằm ngang)
Vậy chiều dày ống lò

S=

10.44 
6,25.2800.6,53 
1 + 1 +
 + 2 = 2,42
400.6,53 
10.( 44 + 2800) 

Kết luận chọn chiều dày ống lò s =4 mm là đảm bảo bền

Tiểu luận lò hơi

Page 10

mm


Võ Thanh Triều MSSV:12158381
4: Tính bền mặt sàn bằng phương pháp hàn ( D = 1,2 m ; s = 55 mm )

+ Nhiệt độ tính toán Nhiệt độ tính toán : tv = tb + 1,2.s + 10 = 179,88 + 1,2. 55 +
10 = 255.88 0C
Tra bảng và nội suy
⇒ σ ∗ = 13,06

kg / mm 2

+ Ứng suất cho phép

⇒ σ = η .σ ∗ = 0,6.13,06 = 7,84

( kg / mm )
2

Chiều dày mặt sang lắp bằng phương pháp hàn
S = 0,41.Dtr .

p
10
= 0,41.1136
= 52,6
100.σ
100.7,84

(mm)

Kết luận chọn chiều dày mặt sàn s = 55 mm là đảm bảo bền .

Tiểu luận lò hơi

Page 11