Tính toán, thiết kế lò hơi với sản lượng hơi 5TH áp suất 10BAR

ĐỒ ÁN CHUYÊN ĐỀ CUNG CẤP NHIỆT

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ NHIỆT- LẠNH
----------

CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
CUNG CẤP NHIỆT
ĐỀ TÀI:

TÍNH TỐN, THIẾT KẾ LỊ HƠI VỚI SẢN LƯỢNG HƠI 5T/H
ÁP SUẤT 10BAR

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Tuấn
SVTH :

TPHCM, ngày tháng năm 2020
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Trang 1


ĐỒ ÁN CHUYÊN ĐỀ CUNG CẤP NHIỆT

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN TUẤN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

Tp.Hồ Chí Minh, Ngày… tháng… Năm 2020
Chữ ký GVHD

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Trang 2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

Tp.Hồ Chí Minh, Ngày… tháng… Năm 2020
Chữ ký GVPB
LỜI NÓI MỞ ĐẦU
Ở nước ta, theo nhịp độ phát triển cơng nghiệp hóa đất nước, nhu cầu về năng lượng
trong cuộc sống, trong công nghiệp cũng càng ngày càng phát triển, trong đó nhu cầu sử
dụng nguồn năng lượng từ nhiệt năng chiếm chủ yếu. Nguồn năng lượng từ nhiệt năng rất
là đa dạng từ năng lượng mặt trời, nhiệt điện, . Ở nước ta hiện nay năng lượng được sản
xuất từ các nhà máy nhiệt điện chiếm một phần đáng kể. Có thể nói các nhà máy nhiệt
điện như: Phả lại, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, nhà máy nhiệt điện Thủ Đức đóng góp
một phần rất quan trọng trong cơng nghiệp và đời sống.


Ngồi ra trong ngành cơng nghiệp sản xuất giấy, bao bì, dệt may, thủy sản,. đều cần đến
năng lượng nhiệt.
Trong quá trình học tập ở trường Đại học chúng em đã được tiếp cận với mơn học Lị hơi,
nhà máy nhiệt điện và trong quá trình học tập lý thuyết sau một thời gian ngay lúc này
chúng em được tham gia thiết kế lò hơi - nhà máy nhiệt điện.
Tuy nhiên với một lượng thời gian có hạn và một kiến thức chuyên ngành rộng, nhưng
với sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Văn Tuấn nhóm chúng em đã hồn thành được
đồ án mơn học.
Trong q trình thiết kế - tính tốn tất nhiên khơng tránh khỏi những sai sót, em rất mong
sự đóng góp quý báu của quý thầy cơ để chúng em ngày càng hồn thiện hơn. Em xin
chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI
TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.1 Giới thiệu về lò hơi

Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra q trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra
chuyển đổi pha nước thành hơi, biến năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng (thế
năng) của dòng hơi.
Lị hơi là thiết bị có mặt gần như ở tất cả các nhà máy, xí nghiệp,… để sản suất hơi phục
cho việc sản suất điện năng trong nhà máy nhiệt điện, hơi cịn được phục vụ cho các q
trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, hấp sấy các sản phẩm trong q trình cơng nghệ
ở các nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia…
Ta có thể chia lị hơi thành hai loại:
+ Lị hơi cơng suất thấp: là những lị hơi sản suất hơi có áp suất và nhiệt độ thấp phục vụ
cho các q trình cơng nghệ sản suất hàng hóa tiêu dùng, rựơu bia, …
+ Lị hơi cơng suất lớn: là những lị hơi sử dụng hơi làm quay tuabine để phát điện trong
nhà máy điện.


Hình 1.1 Lị hơi trong nhà máy điện
1.2 Vai trị và ứng dụng của lò hơi trong nền kinh tế
- Trong các nhà máy cơng nghiệp có sử dụng nhiệt thì người ta sử dụng lị hơi để cung
cấp hơi và dẫn nguồn nhiệt, nguồn hơi đến các hệ thống máy móc cần sử dụng.
- Lị hơi được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành cơng
nghiệp đều có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ và công suất khác nhau. Các nhà máy
như: Nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng lò hơi để sấy sản
phẩm. Một số nhà máy sử dụng Lò hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy nước giải
khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật.
Lò hơi, nồi hơi Boiler được sử dụng trong các nhà máy cơng nghiệp có sử dụng nhiệt với
vai trò cung cấp nguồn nhiệt, hơi và dẫn nguồn nhiệt, nguồn hơi đến các hệ thống máy
móc cần thiết.

- Trong hầu hết các ngành cơng nghiệp, lị hơi đều được sử dụng 1 cách rộng rãi. Tùy
thuộc theo nhu cầu và điều kiện ngành nghề mà mức độ sử dụng nhiệt cũng như cơng
suất của lị khác nhau. Ví dụ:
+ Các cơng ty may mặc, cơng ty giặt khơ: Lị hơi được sử dụng để cung cấp hơi cho công
đoạn giặt ủi.
+ Các công ty chế biến thức ăn chăn nuôi hay sản xuất bánh kẹo: sử dụng lị hơi để sấy
khơ các sản phẩm.
+ Các nhà máy sản xuất nước mắn, nước tương hay nước giải khát: sử dụng lị hơi để đun
nóng hay khử trùng.
1.3 Các loại lị hơi cơng nghiệp thường dùng
Lị hơi được phân thành các loại khác nhau dựa trên áp suất làm việc và nhiệt độ, loại
nhiên liệu, phương pháp, kích cỡ và cơng suất.
Lị hơi đơi khi được mơ tả bằng các bộ phận chính của chúng.
Hai loại nồi hơi sơ cấp bao gồm nồi hơi Firetube và Watertube [1](lò hơi ống lửa, lị hơi
ống nước), và cịn có lị hơi tận dụng nhiệt thải (HRSG), lò hơi làm mát, lò hơi sơi lại, lị
hơi đi qua một lần.
1.3.1 Lị hơi ống lửa:
Là kiểu lị hơi đốt chủ yếu bằng khí hoặc dầu, với nhiều ống dẫn từ ống lửa chính
khí khói nóng đi trong ống,nước đi ngồi ống [2]. Tuỳ thuộc vào thiết kế, các lò hơi này
được giới hạn đến áp suất vận hành khoảng 30 bar và sản lượng hơi đạt tới 30 tấn/h, hiếm
khi có bộ tiết kiệm và bộ quá nhiệt. Chúng được lắp đặt liền khối trên một bộ khung và
cung cấp hơi cho các nhà máy cỡ nhỏ hoặc trung bình, nhưng đơi khi cũng được dùng
làm nồi hơi phụ để khởi động lò hơi trong các nhà máy lớn.


Hình 1.2 Lị hơi ống lửa [1]
1.3.2 Lị hơi ống nước:
Là lò hơi cỡ lớn với nước đi trong các ống lửa và khói khi ngồi ống [3], tuần

hồn tự nhiên hoặc cưỡng bức, áp suất vận hành lên tới 180 bar và sản lượng hơi trong
các nhà máy công nghiệp có thể đạt khoảng 300 tấn/h, trong các nhà máy nhiệt điện đạt
tới 2000 tấn/h. Nồi hơi loại này sử dụng nhiệt cháy của khí, dầu, than đá, sinh khối ... [4]
và được trang bị bộ hâm nhiệt cho nước cấp, bộ tiết kiệm, bộ quá nhiệt, bộ khử q nhiệt.
1.4 Ngun lí hoạt động của lị hơi
Ngun tắc hoạt động cơ bản của lò hơi rất đơn giản và dễ hiểu. Lị hơi như là một bình
kín chứa nước. Nhiên liệu là than đá hoặc dầu được đốt cháy trong lò tạo ra nguồn nhiệt
lớn. Những dòng nhiệt này tiếp xúc với bình chứa nước nơi mà dịng nhiệt nóng truyền
cho nước chuyển nước thành hơi [5]. Hơi này được cung cấp cho các q trình cơng


nghiệp như gia nhiệt cho khơng khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt trong các nhà máy
dệt, đường,hóa chất , rượu bia, nước giải khát… trong trường hợp này hơi sử dụng là hơi
bão hịa. Ngồi ra, các nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi để chạy máy phát điện thì hơi
được sử dụng là hơi quá nhiệt.
1.5 Nhiên liệu sử dụng cho buồng đốt
1.5.1 Tìm hiểu về dầu DO
Dầu Diesel (DO - Diesel Oil) là một loại nhiên liệu lỏng, khối lượng nặng hơn dầu lửa và
xăng, sử dụng chủ yếu cho động cơ Diesel và một phần được sử dụng cho các tuabin khí.
Nhiên liệu Diesel được sản xuất từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng
cất trực tiếp dầu mỏ. Dầu diesel đưa vào sử dụng vào đầu thế kỷ 20. Các phát hiện của
các công cụ nén - đánh lửa nhiên liệu bằng dầu diesel là nhà phát minh người Đức
Rudolf-Diesel.
Dầu Diesel là một trong những sản phẩm trong nhà máy lọc dầu quan trọng nhất. Dầu
diesel là một sản phẩm trong quá trình chưng cất từ dầu mỏ. Theo là quy trình cơng nghệ
khác như lọc dầu hydro hóa, hydrocracked, xúc tác cracking, v/v, nói chung chúng ta có
thể mô tả dầu diesel là một hỗn hợp phức tạp chủ yếu là các hydrocarbon dầu mỏ với 12
đến 22 nguyên tử carbon [6]. Để hỗn hợp này được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ
Diesel, nó cần phải tuân theo một loạt các tiêu chuẩn về chất lượng, trong đó chịu sự
kiểm sốt sản lượng tồn diện của tất cả các nhà sản xuất.

1.5.2 Thành phần nhiên liệu dầu DO
Diesel khơng tan trong nước, diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ bao gồm khoảng 75%
hydrocarbon bão hòa (chủ yếu là parafin bao gồm n, iso và cycloparaffins), và 25%
hydrocarbon thơm (bao gồm naphthalen và alkylbenzen). [11] Công thức hóa học trung
bình cho nhiên liệu diesel phổ biến là C12H23, từ khoảng. C10H20 đến C15H28 [7].
Quá trình chưng cất dầu mỏ các phân đoạn, ta thu được phân đoạn dầu diesel có nhiệt độ
sơi 250 – 350 0C có chứa hydrocacbon với số nguyên tử cacbon từ C16 – C22.
Chủ yếu trong phân đoạn này là n-parafin còn hydrocacbon thơm chiếm khơng nhiều.
Nhưng n-paraffin mạch dài có nhiệt độ kết tinh cao, chúng làm mất ổn định của phân


đoạn ở nhiệt độ thấp. Ở phân đoạn diesel thì ngồi naphten và thơm hai vịng là chủ yếu,
các hợp chất ba vòng bắt đầu tăng lên. Đã bắt đầu xuất hiện các hợp chất có cấu trúc hỗn
hợp giữa naphten và thơm.
Hàm lượng các hợp chất chứa S, N và O bắt đầu tăng nhanh. Các hợp chất của lưu huỳnh
chủ yếu ở dạng dị vòng disulfur. Những hợp chất chứa oxy dạng axit naphtenic có nhiều
và đạt cực đại ở phân đoạn này. Ngồi ra cịn có những chất dạng phenol như
dimetylphenol.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ÁP
DỤNG VÀO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Nhiệm vụ thiết kế
 Sản lượng hơi quá nhiệt

Dbh= 5T/h

 Áp suất hơi

pqn=10 bar

 Nhiệt độ hơi quá nhiệt

tqn = 240 oC

 Nhiệt độ nước cấp vào lị hơi

tnc=30oC

Từ các thơng số trên ta tra được: i1 = 2918 kJ/kg ứng với áp suất 10 bar, i2 = 2138 kJ/kg
nhiệt nước cấp 30 oC : i4 = 126,7 kJ/kg , áp suất ra khỏi tuabin p = 0,08 bar: i3 = 123 kJ/kg
Bỏ qua hiệu suất
Nhiệt lượng cấp : qA = i1 – i4 = 2918 - 126,7 = 2791,3 kJ/kg
Cơng của chu trình : WNET = (i1 – i2) – (i3 – i4)
= (2918 – 2138) – (126,7 – 123) = 776,3 kJ/kg
1h lò hơi sản sinh ra 5000kg hơi quá nhiệt : 5000.776,3 = 3881500 kJ.h
1kW = kJ/s => lượng điện sinh ra 1h: N = 1078 kW
Với N = 1078 kW đối với nhà máy nhiệt điện công suất nhỏ, áp dụng cho nhà xưởng…
Vậy ta sẽ thiết kế lò hơi cho nhà máy nhiệt điện ứng với 1078 kW.

CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN LỊ HƠI


Chương này ta tính tốn dựa theo cuốn thiết kế lị hơi của tác giả TS.Nguyễn Thanh Hào.
3.1. Tính tốn q trình cháy và hiệu suất của lị hơi
Thể tích khơng khí sản phẩm cháy. Trong q trình cháy nhiên liệu phải tốn một
lượng O2 cần thiết từ khơng khí, vì thế ta phải cung cấp một lượng khơng khí thích hợp
để q trình cháy xảy ra với hiệu suất cao nhất.
 Sản lượng hơi quá nhiệt

Dbh= 5T/h

 Áp suất hơi

pqn=10 bar

 Nhiệt độ hơi quá nhiệt

tqn = 240 oC

 Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi

tnc=30oC

Clv
86,3%

Hlv
10,5%

Slv
0,5%

Olv
0,3%

Nlv
0,3%

Alv
0,3%

Wlv
1,8%

 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng

t=1200oC

 Nhiệt trị của nhiên liệu

Qlv= 9580,7kcal/kg = 40047,5 kJ/kg

 Nhiệt độ mơi trường

t= 30oC

Thể tích khơng khí lý thuyết :
V0kk lt = 0,089Clv + 0,268Hlv + 0,033(Slv – Olv) = 10,55m3/kg
Thể tích khơng khí thực tế (Vkk)
Vkk= αV0kk lt = 1,15(10,55) = 12,13 m3/kg
α là hệ số khơng khí thừa. Chọn α là 1,15
Thể tích khói thải (Vth)
VRO2 = 0,01866(Clv +0,375Slv)
=0,01866(86,3+0,375(0,5)) =1,61m3/kg
VN2 = 0.79V0kk + 0,008Nlv
= 0,79.(10,55) + 0,008(0,3)= 8,34m3/kg
VH2O= 0,112Hlv + 0,0124Wlv + 0,0161V0kk
= 0,112.(10,5) + 0,0124.(1,8) + 0,0161.(10,55)= 1,37m3/kg
 Vth = VRO2+ VN2 +VN2 +VH2O + 0,21(-1)V0kk

= 1,61+8,34+1,37+(1,15-1).10,55 = 12,9 m3/kg


Enthalpy của khơng khí và của sản phẩm cháy:
Chọn nhiệt độ của sản phẩm cháy khi ra khỏi buồng đốt lò hơi là t th = 1200 , với =1,15, ta
có:
Ith = I0th + (α – 1)I0kkl
Trong đó:
I0thp – enthalpy khói khi đốt cháy hồn tồn 1 kg nhiên liệu với =1
I0th = VRO2 (CP.tth) + VN2 (CP.tth) + VH2O (CP.tth) ;kcal/kg
Tra bảng ta có:
(CP.tth)RO2=649 kcal/kg
(CP.tth)N2=405 kcal/kg
(CP.tth)H2O=509 kcal/kg
(CP.tth)KK=419 kcal/kg
I0k=1,61(649)+8,34(405)+1,37(509)=5119,9 kcal/kg
I0KK là enthalpy của khơng khí lí thuyết khi =1
I0kk1=V0kk(CPt)
=10,55(419)=4420 kcal/kg
Ik = 5119,9 + (1,15-1)4420 = 5782,9 kcal/kg
Cân bằng nhiệt trong lò hơi
Khi đốt cháy 1kg (hoặc 1m3tc) nhiên liệu, nhiệt tỏa ra trong lị hơi được cân bằng theo
phương trình:
Qdv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, kcal/kg
Trong đó:
Qdv – nhiệt lượng đưa vào ứng với 1 kg nhiên liệu.
Q1 – nhiệt lượng có ích
Q2,Q3,Q4,Q5,Q6 – các tổn thất nhiệt trong lò hơi.
Hiệu suất nhiệt của lò hơi:

η=

Q1
= 100% = q1
Qdv


Tổn thất năng lượng do khói thải mang ra ngồi Q2 :

(1 −
Q2 = (Ith – Ikk1)

q4
)
100

Trong đó :
Ith – enthalpy của khói thải ,kcal/kg
Chọn nhiệt độ của khói thải: tth = 400
Ith = I0th + (α – 1)I0kkl + Itro
I0tt là enthalpy của sản phẩm cháy ở nhiệt độ khói thải ứng với = 1.
I0th = VRO2 (CP.tth) + VN2 (CP.tth) + VH2O (CP.tth) ;kcal/kg
=1,61(184,4) + 8,34(125,8) + 1,37(149,6) = 1551 kcal/kg
–enthalpy của khơng khí ở nhiệt độ khói thải tương ứng với
= = 10,55(129,4) = 1365 kcal/kg
– enthalpy của tro bay theo khói.
= 0 (vì đốt dầu DO nên lượng tro bay theo khói lị rất ít).
 = 1551 + (1,15 – 1)1365 = 1756 kcal/kg

– enthalpy của khơng khí ở nhiệt mơi trường.

=
- hệ số khơng khí thừa ở vị trí khói thải, ta chọn = 1,2
– nhiệt độ khơng khí mơi trường, ta chọn = 30
= 1,2(10,55)7,2 = 91,2 kcal/kg
Vì đốt dầu DO nên phần tổn thất do cháy về cơ học là rất ít,suy ra q4=0%
Q2 = (Ith – Ikkl)(1 – q4/100)
Q2 = 1756 - 91,2 = 1664,8 kcal/kg
Tổn thất do khói mang ra ngồi
q2 = Q2/Qdv =(1664,8 /9580,7 ).100% = 17,4%
Tổn thất nhiệt do cháy hóa học Q3


Q3 – phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hệ số khơng khí thừa, nhiên liệu và phương thức
hỗn hợp nhiên liệu, hình dạng, kích thước buồng lửa….Vì lị đốt dầu DO nên ta có thể
chọn:

q3 =

Q3
= 1,5%
Qdv

Tổn thất do cháy khơng hồn tồn về cơ học Q4=0
Tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh Q5
Vì lị có cơng suất nhỏ(sản lượng hơi 5T/h) nên ta không cần làm thêm phần đi lị(bộ
sấy khơng khí và bộ hâm nước) q5 =1,8%
q5 =1,8 %
Tổn thất nhiệt theo xỉ Q6
Vì độ tro khi đốt dầu DO rất thấp nên ta có thể chọn bằng 0
Q6=0

Vậy hiệu suất lị hơi được tính :
η = 100- q2- q3- q4- q5- q6 = 79,3%
3.1.1. Tiêu hao nhiên liệu
Q1=Dbh(i-inc) + Dxl(i’ – inc)
Trong đó :
Dbh=5000kg/h
Chọn chế độ nước cấp vào tnc=30 ,với P=10bar, tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ta
được :
inc=126,5 kJ/kg
Áp suất p=10bar tra bảng hơi quá nhiệt ở nhiệt độ 240 ta có: i = 2918 kJ/kg
Chọn chế độ xả lị 4% sản lượng hơi
Nên DXL = x.D = 0,04.5000 = 200 kg/h
Q1=5000(2918 – 126,5) + 200(762,7 – 126,5)
= 13384740 kJ/h = 3717,98 kW
Tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi :


B=

Q1
13384740
.100 =
.100 = 421,46 kg / h
Qdv .η
40047,5.79,3

Tiêu hao nhiên liệu tính tốn :

q 


Bt = B 1 − 4 ÷ = B = 421, 46kg / h
 100 

QBD =
Công suất của buồng đốt:

Q1 3942,67
=
= 46,88 kW
η
79,3

3.2. Xác định kích thước sơ bộ của lị hơi
3.2.1.Tính tốn sơ bộ diện tích truyền nhiệt và hệ số trao đổi nhiệt cho dàn đối lưu
Nhiệt thế thể tích buồng lửa ta chọn theo bảng trong khoảng (2300– 4070).103 w/m3
Chọn qv = 3225 kW/m3

qv =

Bt .Qlv
= 3225 kW / m 3
V

Suy ra thể tích buồng lửa tính sơ bộ là:

V =

Bt .Qlv 446,29.40047,5
=
= 1,54 m3

qv
3225.3600

Dựa vào đồ thị dưới đây ta chọn chiều dài ngọn lửa sơ bộ khoảng 3 m. Chiều dài ngọn
lửa sẽ chiếm từ 75-80 % chiều dài cả ống lị ,vì vậy chiều dài ống lị trong trường hợp này
chọn 4 m


Hình 1. 3: Chiều dài ngọn lửa
Ta tính được đường kính ống lị theo cơng thức sau :

V = S .L =

d=

π .d 2
.l
4

4.V
= 0, 7m
π .l



Thông số của ống lị:
Chiều dài(m)
4m
3.2.2. Xác định kích thước sơ bộ của lị

Đường kính(m)
0,7 m

Diện tích bức xạ trong buồng đốt
Nhiệt độ trung bình của khói:

tf =

t k1 + t k 2
= 1200 + 400 = 800 0 C
2

Tra bảng ta có:
W/mk
m2/s
Lưu lượng khói vào lị xác định theo cơng thức:

G=

Bt .Vt . ( t + 273) 421, 46.12,9. ( 800 + 300 )
=
= 5,9353m3 / s
3600.273
3600.273

Chọn đường kính ống lửa là: d = 52 mm
D ngoài = 52 mm


L = 3600 mm

Chọn đường kính ống lị bằng: D = 700 mm
D ngoài = 700 mm
L = 4000 mm
3.2.3. Số ống lửa của lị:
Vận tốc khói trong lị:

v=

4G
4.5,953
=
= 16,39m / s
π .Dtr2 3,14.0, 682

Hệ số Reynold:

Re =

v.Dtr 16,35.0, 68
=
= 84355,08
vf
131,8.10 −6

Hệ số Nusselts:

Nu f = 0, 018 Re0,8
f = 0, 018. ( 84355, 08 )
Nu f =

0,8

= 157, 095

α1. Dtr
λf

=> α1 =

Nu f .λ f
Dtr

157, 095.9,15.10−2
=
= 21,14 W/ m 2 K
0, 68

Độ chênh lệch trung bình giữa nước và khói:
Trong đó:

= 549,13


Nhiệt độ bề mặt vách ống:

tv = t f −

θm
549,13
= 800 −

= 525, 435°C
2
2

Nhiệt độ nước xung quanh ống là tw = 200
Nhiệt độ tính tốn ở đây là nhiệt độ trung bình giữa nước và vách ống:
tm =

tw + tv 525, 435 + 200
=
= 362, 7175°C
2
2

tv – tw = 525,435 – 200 = 325,435
Dựa vào tm tra bảng ta có: (bảng 25 phụ lục 2)
W/mk
m2/s
Gr = = = 1,1643.1017
Ra = Gr.Pr = 1,1634.1017.3,56 = 4,1416 .1017
Num = 0,135Ra1/3 = 0,135.(4,1416.1017)1/3 = 100628,99

Num =

Hay:

α 2l
λm

Num .λm 10062,99.37,9.10−2

w
α2 =
=
= 10593,99 2
l
3, 6
m .K

Hệ số truyền nhiệt k:

K=

1
1
w
=
= 20,947 2
−3
1 δ 1
1
10.10
1
mk
+ +
+
+
α1 λ α 2 21,14 29,3 10593,99

Diện tích tính tốn bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu:

Qdl =

kFθ m
Bt

Hay:

Qdl .Bt 7597, 495.421, 46
=
= 323, 77 m2
k .θ m
18, 01.549,13

F=

Trong đó:
F = Folo + Folua + 2Fmsang
Với:
Folo =
Chọn sơ bộ kích thước đường kính thân lị: D= 2100 mm,

=> Fmsang

π .D 2 3,14.2, 0762
=
=
= 3, 4m2
4
4

Folua = F - Folo - 2Fmsang
= 323,77 - 8,54 – 2.3,4 = 308,43 m2
Vậy tổng số ống lửa của lò:
Folua =
Hay:

n=

Folua
308, 43
=
= 580
π d tr l 3,14.0, 047.3, 6

chọn n = 580 ống.
3.3. Tính tốn trao đổi nhiệt trong buồng lửa
Với chiều dài của buồng lửa
Đường kính của buồng lửa
Diện tích toàn bộ buồng lửa :


Thể tích buồng lửa V0 chính bằng thể tích bên trong của hình trụ.
Ta chọn : Thể tích buồng lửa : V0 =1,54 m3
Ta chọn bề mặt trong của ống lửa là loại lượn sóng có đường kính lượn d 1 = 150mm Vì
vậy khi tính thể tích ống lửa ta tính theo đường kính trung bình chính là đường kính của
ống lửa đã tính chọn ban đầu.Diện tích ta tính gần đúng theo đường kính buồng lửa đã
tính chọn ban đầu.
Chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là:
Nhiệt lượng hữu ích tỏa ra trong buồng lửa

– nhiệt lượng do khơng khí mang vào lị khi có sấy sơ bộ bên ngồi, vì lị khơng có sấy
khơng khí nên Qk = 0
- nhiệt lượng do khơng khí mang vào buồng lửa
Với Q10 = Qdv == 40047,5 kJ/kg

Qo = 40047,5.

100 − 1,5
+ 6361,9 = 45808, 7 kj / kg
100

Chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt:
tk = 1200
Enthaplpy của khói ra khỏi buồng đốt :
I0th = VRO2 (CP.tth) + VN2 (CP.tth) + VH2O (CP.tth)
=1,61(649) + 8,34(405) + 1,37(509) = 5119,9 kcal/kg = 21431,9 kJ/kg
Nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy :

Q0 + I k0 45808, 7 − 21431,9
Vcm =
=
= 30,5kJ / kg
ta − t k
2000 − 1200
Hệ số làm yếu tia bức xạ bởi môi trường buồng lửa :


K=

0,8 + 1, 6rh 20 

tk 
1 − 0,38 1000 ÷
pn .S 


Trong đó:

Độ đen của mơi trường buồng đốt :
0,52
Độ đen hiệu dụng của buồng lửa
Bề dày hiệu dụng của bức xạ ngọn lửa:
-hệ số phụ thuộc vào màu sắc của ngọn lửa, chọn =0,75

Độ đen của buồng lửa:

Trong đó:
-độ dày đặc của đường ống xác đinh theo cơng thức:
-hệ số phụ thuộc vào nhiên liệu,nhiên liệu lỏng ta chọn
-tỉ số diện tích bề mặt cháy và bề mặt hấp thụ, chọn
Hệ số bảo toàn nhiệt năng của buồng lửa :
Năng lượng hấp thụ bên trong buồng đốt:
Các kích thước trong lò hơi:


 Thân lị:

Chọn đường kính thân lị D = 2100 mm
Chiều dài thân lò L = 5000 mm (mỗi bên sinh hơi l = 400 mm)
 ống lửa pass 1:

Đường kính ngồi ống lửa ở pass = 52 mm
Chiều dài ống lửa pass 1: L = 3600 mm
 ống lửa pass 2:

Đường kính ngồi ống lửa ở pass = 52 mm
Chiều dài ống lửa pass 2: L = 4200 mm
 ống lị 1

Đường kính ngồi của ống lị Dng = 700 mm
Chiều dài của ống lò L = 4000 mm
 ống lị 2:

Đường kính ngồi của ống lị Dng = 980 mm
Chiều dài của ống lò L = 500 mm
 Mặt sàn chọn s = 10 mm
 ống dấn sinh hơi:

Đường kính ống dẫn sinh hơi :
Chiều dày ống dẫn sinh hơi :

Soh = 3mm


Chương 4:TÍNH TỐN BỀN CÁC CHI
TIẾT CHỊU ÁP LỰC TRONG LỊ HƠI
4.1.Tính bền cho thân lị chịu áp lực bên trong
Số liệu ban đầu:
Đường kính thân lị :
Chiều dài thân lò :

L =5000 mm

Chọn bề dày thân lò:

S =12 mm

Vật liệu sử dụng thép 20k
Bề dày thân lò được xác định theo cơng thức:
Trong đó:
Dng – đường kính ngồi của thân lò


- ứng suất cho phép của kim loại
– hệ số bền vững
4.1.1.Tính ứng suất
Nhiệt độ vách tính tốn: tv = tb
tra bảng ta có :
ứng suất định mức cho phép của thép tra bảng 5.5(TL1) lấy tv = 250
Ta được :
ứng suất cho phép xác định
( = 1 do thân khơng bị đốt nóng trực tiếp )
= 13,2.1,0 = 13,2 kg/mm2
4.1.2.Tính hệ số bền vững của mối hàn
Vì lị hơi được hàn bằng điện và hàn bằng hơi nên ta có thể chọn:
Suy ra : bề dày thân lị được tính như sau
Chọn S=12,17 mm là đảm bảo đủ bền ( chênh lệch <5%)
Vậy bề dày của thân lò là: 12,17mm
4.2.Tính cho ống lị 1:
Số liệu ban đầu:
Đường kính buồng lửa :

Chọn chiều dày của ống là:

S =10 mm

Chiều dài của buồng lửa:

L=4000 mm

S=

p.Dtr
400σ


a.l.σ
1 + 1 +
p. ( Dtr + l )


Trong đó :
đối với ống lị nằm ngang
chiều dài ồng lị


+2


Chiều dày của ống được xác định theo cơng thức :

=
Tính ứng suất :
30=240 +4.11+30= 249,8
Tra bảng 5.2(TL1) với tv = 249,8 , và vật liệu thép 20k ta được
– hiệu số hiệu chỉnh ứng suất, = 0,5
ứng suất cho phép :
Vậy chiều dày của ống lửa pass1 là :
S=

10.680 
6, 25.4000.6, 6
1 + 1 +
4006, 6 
10. ( 680 + 4000 )


 + 2 = 10, 055mm


Vậy bề dày của ống lò 1 là 10 mm là đảm bảo đủ bền (chênh lệch <5%)
4.3.Tính bền ống lị 2:
Số liệu ban đầu:
Đường kính buồng lửa :
Chọn chiều dày của ống là:

S = 11mm

Chiều dài của buồng lửa:

L = 500 mm

S=

p.Dtr
400σ


a.l.σ
1 + 1 +
p. ( Dtr + l )


Trong đó :
đối với ống lò nằm ngang
chiều dài ồng lò
=


+2


Chiều dày của ống được xác định theo công thức :