Опис кредитного модуля (дисципліни) „Парові котли”



Скачати 192.66 Kb.
Дата конвертації28.03.2017
Розмір192.66 Kb.
Опис кредитного модуля (дисципліни)

„Парові котли” .

(код та назва кредитного модуля, дисципліни)

Статус кредитного модуля обов'язковий .

(обов'язковий або за вільним вибором студентів)

Лектор Туз Валерій Омелянович, доцент .

(прізвище, ім'я та по-батькові, посада)

Іститут/факультет Теплоенергетичний .

(назва)


Кафедра Атомних електричних станцій та інженерної теплофізики .

(назва)


І. Загальні відомості.

Дисципліна “Парові котли” є базовим теоретичним курсом професійно-орієнтова-них дисциплін для спеціальності 8.090505 “Котли та реактори”. Дисципліна базується на матеріалах попередньо викладених курсів, а також таких, що викладаються паралельно викладених курсів, а також таких, що викладаються паралельно. До цих дисциплін належать “Топкові процеси і обладнання”, “Теплогідравлічні процеси в енергетичному обладнанні”, “Водопідготовка і водний режим котельних установок”, “Теплообмін у газовому тракті парового котла”, “САПР у котельних установках”, “Основи наукових досліджень”.



ІІ. Розподіл навчального часу

Семестр/ код кредитного модуля

Всього (кред./ год.)

Розподіл годин за видами занять

(всього год./год. у тижні)





Кількість МКР

Вид індивідуального завдання

Семестрова атестація

Лекції

Практичні/ семінарські

Лабораторні / комп'ютерний практикум

СРС

Всього

У тому числі на виконання РГР

6

216

72

18



126



5

-

екз.

ІІІ. Мета і завдання модуля (дисципліни)

Метою вивчення є формування у студентів знань фізичних процесів, що відбува- ються у паровому котлі, засвоєння методів і принципів конструювання і розрахунку як окремих елементів котельної установки, так і всього котельного агрегату.

В завдання курсу входить вивчення властивостей палива, що неодмінно впливають на конструктивні особливості котельного агрегату, організацію газоповітряного і водопарового трактів:

 засвоєння основних напрямків в розвитку конструкцій котлів і можливість втілити свої

нові рішення на різних етапах історичного розвитку котельної техніки;

 вивчення основних конструкцій котлів і їх елементів;

 оволодіння навичками теплового, гідравлічного і аеродинамічного розрахунків котла, а

також розрахунками на міцність його елементів.

Знання набуті студентами на лекціях закріплюються в ході лабораторних і практичних робіт і виконанні комплексного бакалаврського проекту.

За підсумками викладання дисципліни студенти захищають дипломний проект і їм присуджується кваліфікаційна ступінь “бакалавр-енергомашинобудівник”.


ІV. Зміст дисципліни (кредитного модуля)

Розділ 1. Тема 1.1. Паровий котел в технологічній схемі генерації пари.

Лекція 1.

 Паровий котел.

 Вступ.

 Предмет і задачі курсу.

 Взаємозв’язок з іншими дисциплінами.

 Розвиток котлобудування в історичному аспекті.

Завдання на СРС: цикл паротурбінної установки.

Лекція 2.

 Сучасний паровий котел.

 Основні терміни і поняття.

 Технологічна схема котельної установки.

Завдання на СРС: Визначення ККД паротурбінних установок, методи його підвищення.

Розділ 1. Тема 1.2. Класифікація парових котлів.

Лекція 3.

 Класифікація парових котлів: за призначенням, продуктивності, параметрам робочого тіла, по виду циркуляції.

 Основні параметри і маркування парових котлів.

Завдання на СРС: властивості води як робочого тіла. Агрегатний стан, характерні значення температури і тиску.



Розділ 1. Тема 1.3. Конструктивні схеми парових котлів.

Лекція 4.

 Конструктивні схеми парових котлів з природньою циркуляцією.

 Жаротрубні та димогарні котли.

 Еволюція розвитку водотрубних котлів.

Завдання на СРС: властивості при докритичному стані.

Лекція 5.

 Конструктивні схеми прямотокових парових котлів.

 Схема пароводяного тракту котла системи Бенсона.

 Схема пароводяного тракту котла системи Бульцера.

 Схема пароводяного тракту котла системи Рамзіна.

 Конструктивні схеми парових котлів з багатократною примусовою циркуляцією.

Завдання на СРС: властивості води при надкритичному стані. Зона великих теплоємкістей.

Розділ 1. Тема 1.4. Поверхні нагріву парових котлів.

Лекція 6.

 Призначення поверхонь нагріву парового котла.

 Економайзери, розміщення в газоходах котла.

 Конструктивні рішення, організація руху робочого тіла.

 Випарувальні поверхні нагріву котла.

 Топкові екрани, різновид теплообміну, запальний пояс.

 Котельні пучки, фестони.

Завдання на СРС: вуглецеві сталі та чавуни, які використовуються в котлобудуванні.



Лекція 7.

 Пароперегрівники, призначення, вид теплообміну.

 Конструктивні особливості радиційних, ширмових та конвективних пароперегрівників.

 Повітропідігрівники, призначення, вид теплообміну.

 Конструктивні особливості рекуперативних та регенеративних повітропідігрівників.

Завдання на СРС: низьколегіровані та високолегіровані сталі, які використовуються в котлобудуванні.



Розділ 2. Тема 2.1. Енергетичне паливо. Елементарний склад палива.

Лекція 8.

 Органічне паливо, види палива.

 Тверде паливо, кам’яне вугілля, сланці.

 Рідке паливо, мазут і його властивості.

 Газоподібне паливо, природній газ, промисловий газ.

Завдання на СРС: технологія переробки нафти і газу, отримання мазуту, його властивості.



Лекція 9.

 Елементарний склад палива, горюча складова, баласт.

 Властивості горючої складової палива.

 Властивості золи.

 Вплив хімічних елементів на екологічність і надійність роботи котла.

Завдання на СРС: технологія збагащення вугілля, флотація, напрямки використання вугілля.



Розділ 2. Тема 2.2. Характеристика палива. Класифікація енергетичних палив.

Лекція 10.

 Характеристика палива: робоча, аналітична, суха маса.

 Теплота згоряння палива, вища і низька теплота згоряння.

 Приведені характеристики палива.

 Вихід летючих газів і кокса.

 Твердість палива та коефіцієнт розмолоздатності.

Завдання на СРС: властивості вуглеводних газів, ізомерезація.

Лекція 11.

 Особливості та класифікація енергетичних палив.

 Властивості кам’яного, бурого вугілля, торфу.

 Розподіл за основними характеристиками,

 Мазут сірчастий та високосірчастий, його властивості.

Завдання на СРС: вплив домішок на властивості органічного палива.



Розділ 2. Тема 2.3. Продукти згоряння органічного палива.

Лекція 12.

 Теоретична витрата повітря на процес горіння палива.

 Стехіометрічні рівняння процесу горіння складових горючої маси палива.

 Теоретичні об’ємн продуктів згоряння (трьохатомних газів, азоту, водяної пари).

Завдання на СРС: Хімічні властивості горючої складової палива.

Лекція 13.

 Дійсні об’єми продуктів згоряння.

 Крефіцієнт надлишку повітря і методи його визначення.

 Присмоки повітря по газовому тракту парового котла.

 Ентальпія продуктів згоряння і сухого повітря. I   діаграма.

Завдання на СРС: Властивості повітря.



Розділ 2. Тема 2.4. Тепловий баланс і ККД парового котла.

Лекція 14.

 Рівняння теплового балансу парового котла.

 Наявна теплота, внесена в топкову камеру.

 Використана теплота в паровому котлі.

 Теплові втрати.

Завдання на СРС: Особливості теплообміну при вільній конвекції.



Лекція 15.

 Втрати теплоти з відпрацьованими газами.

 Втрати теплоти від хімічної неповноти згорянні палива.

 Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння палива.

 Втрати теплоти в оточуєче середовище.

 Втрати теплоти з фізичною теплотою шлака.

 ККД парового котла і витрати палива.

Завдання на СРС: Визначення кількості теплоти, яка переноситься під час руху теплоносія.



Розділ 2. Тема 2.5. Теоретичні основи горіння органічного палива.

Лекція 16.

 Основні хімічні рівноваги.

 Кінетика і динамика процесу горіння.

 Залежність константи швидкості від температури.

 Кінетичний та діфузійний режим горіння.

Завдання на СРС: Енергія активації прямої та зворотньої реакції.



Лекція 17.

 Запалення вугільної частки, умови теплообміну, самозапалення.

 Горіння вугільної частки, первинні та вторинні реакції.

 Горіння вуглеводних газів.

 Горіння крапель рідкого палива.

Завдання на СРС: Особливості кінетики горіння енергетичних палив.



Розділ 2. Тема 2.6. Шарове спалювання твердого палива.

Лекція 18.

 Схеми організації шарового топкового процесу.

 Робочі процеси у шарових топках.

 Конструктивні елементи шарових топок.

Завдання на СРС: Особливості процесу горіння твердого палива при недостатній кількості кислороду.

Лекція 19.

 Механічні шарові топки, стадії підготовки палива і розподіл повітря по зонах.

 Ступеневе згоряння на ланцюговій решітці.

 Шахти топки, особливості конструкції при роботі на твердих паливах з підвищеною вологістю.

 Основні характеристики шарових топок.

Завдання на СРС: Вплив кількості вологи палива на процес згоряння в шаровій топці.



Розділ 2. Тема 2.7. Камери спалювання органічного палива.

Лекція 20.

 Особливості факельного спалювання палива, переваги і недоліки.

 Камерні топки і їх характеристики.

 Теплове напруження топкового об’єму і дзеркала горіння.

Завдання на СРС: Вплив розмірів частки твердого палива і краплі рідкого палива на термін підготовки до початку горіння.

Розділ 2. Тема 2.8. Спалювання в киплячому шарі.

Лекція 21.

 Умови винекнення псевдорозріженого шару.

 Переваги і недоліки котлів з псевдозрідженим шаром.

 Високотемпературні та низкотемпературні топки, умови роботи топкових екранів.

 Екологічні характеристики топок з псевдозрідженим шаром.

Завдання на СРС: Методи зменшення кількості шкідливих викидів парових котлів.



Розділ 2. Тема 2.9. Камерні топки.

Лекція 22.

 Камерні топки для спалювання газу.

 Світимість газового факелу.

 Стабілізація фронту запалювання.

Методи сумішеприготування, від гомогенного до гетерогенного.

 Втрати теплоти від хімічної неповноти згоряння та коефіцієнти надлишку повітря.

 Пальники для спалювання газу.

Завдання на СРС: Особливості горіння газоподібного палива.



Лекція 23.

 Камерні топки для спалювання рідкого палива.

 Методи отримання необхідної якості розпалювання.

 Конструкція форсунок.

 Пальникові пристрої газомазутних парових котлів.

 Високотемпературна і низькотемпературна корозія.

Завдання на СРС: Особливості горіння краплі рідкого палива.

Лекція 24.

 Камерні топки спалювання твердого палива.

 Пальникові пристрої котлів, які працюють на твердому паливі.

 Компоновка пальникових пристроїв.

 Фактори, які впливають на топковий процес.

Завдання на СРС: Особливості горіння частки твердого палива в факелі.



Лекція 25.

 Аеродинаміка камерних топок, основні вимоги.

 Камерні топки з рідким шлаковиділенням.

 Камерні топки з твердим шлаковиділенням.

 Циклонні та вихорєві камерні топки.

Завдання на СРС: Методи інтенсифікації процесів тепло- і масообміну при згорянні твердого органічного палива.



Розділ 3. Тема 3.1. Гідродинаміка однородного та двофазного робочого тіла в трубах. Гідравлічний опір.

Лекція 26.

 Рух нагріваємого робочого тіла в трубах.

 Характеристики рідини та рівняння руху, коефіцієнт тертя.

 Гідравлічний опір

Завдання на СРС: Особливості теплообміну при фазових переходах.

Лекція 27.

 Характеристики двофазного потоку рідини.

 Структура пароводяної суміши.

 Швидкість та паровміст пароводяної суміши.

 Розрахунок втрат тиску при русі пароводяної суміши в трубах.

Завдання на СРС: Кризові явища в процесі генерації водяної пари.



Розділ 3. Тема 3.2. Гідродинаміка пароводяної суміши в парових котлах з природньою циркуляцією.

Лекція 28.

 Контур природньої циркуляції.

 Рушійний напір циркуляції.

 Гідравлічна характеристика контура природньої циркуляції.

 Кратність циркуляції.

Завдання на СРС: Гідравлічний розрахунок трубопроводів.



Розділ 3. Тема 3.3. Надійність роботи контурів природньої циркуляції.

Лекція 29.

 Умови роботи контура циркуляції.

 Гідродинамічна криза руху пароводяної суміші в вертикальних, нахилених і горизон-

тальних трубах.

 Причини винекнення застою та перевертання циркуляції.

 Надійність роботи опускних труб.

Завдання на СРС: Гідродинаміка пароводяної суміши в нахилених і горизонтальних трубах.

Розділ 3. Тема 3.4. Примусовий рух води і пари в трубах котлів. Теплогідравлічні розвірки.

Лекція 30.

 Прямотокові елементи пароводяного тракту котлів з природньою циркуляцією та прямотопкових котлів.

 Гідравлічна характеристика теплообмінної поверхні при примусовому русі робочого тіла.

 Вплив теплових і гідравлічних розвірок та нерівномірностей трубних елементів на масові швидкості.

Завдання на СРС: Визначення падіння тиску в системах паралельноз’єднаних трубних елементах в залежності від їх конструкції.

Розділ 3. Тема 3.5. Гідравлічні схеми пароперегрівників. Вплив теплових розвірок на роботу ПП.

Лекція 31.

Призначення пароперегрівників, умови експлуатації.

 Гідравлічні схеми пароперегрівачів, П-образні, Z-образні, Ш (радіальні)  образні варі- анти підключення.

 Теплові розвірки в пароперегрівачах.

 Схеми парового тракту прямотопкового і котла з природнью циркуляцією.

Завдання на СРС: Фізичні властивості наличеної та перегрітої пари, критична точка.



Розділ 3. Тема 3.6. Регулювання температури перегрітої пари.

Лекція 32.

 Статичні характеристики пароперегрівників.

 Вплив експлуатаційних факторів на температуру перегріву.

 Методи і пристрої для регулювання температури перегріву.

 Методи газового і парового регулювання.

Завдання на СРС: Теплообмін в шахматних та коридорних пакетах, вплив режимних параметрів та конструктивних характеристик на теплообмін.



Розділ 4. Тема 4.1. Теплова схема парового котла.

Лекція 33.

 Загальні уявлення про теплову схему.

 Теплова схема прямотопкових та котлів з природнью циркуляцією.

 Вибір теплової схеми і розміщення поверхонь нагріву в газовому тракті котла.

 Вплив параметрів пари, якості палива на конструкцію і теплову схему котла.

Завдання на СРС: Методика розрахунку теплового балансу складних термодинамічних систем.



Розділ 4. Тема 4.2. Основні типи компоновок парових котлів. Компоновка топкових пристроїв.

Лекція 34.

Типи компоновок парових котлів, переваги і недоліки.

 Компоновка топкової камери, вплив виду палива і параметрів робочого тіла.

 Вибір типу топкової камери, вимоги експлуатації.

 Двосвітні екрани, переваги і недоліки.

Завдання на СРС: Економічні показники теплотехнічного обладнання, механізм утворення шкідливих викидів при згорянні органічного палива.


Розділ 4. Тема 4.3. Компоновка поверхонь нагріву. Екрани, фестони, ширми, змієвікові поверхні нагріву, повітропідігрівники.

Лекція 35.

 Топкові екрани і їх характеристики.

 Топкові екрани прямотопкових і котлів з природньою ціркуляцією, газощільні і футеро- вані екрани.

 Компенсація температурних розширень.

 Фестони та ширми.

Завдання на СРС: Особливості променевого теплообміну в умовах топкової камери



Лекція 36.

 Особливість конструкції первінного і проміжного пароперегрівника, компенсація температурних розширень.

 Водяний економайзер, класифікація, особливості конструкції.

 Рекуперативні і регенеративні повітропідігрівники.

 Конструктивні варіанти одержання високої температури підігріву повітря.

Завдання на СРС: Інтенсифікація конвективного теплообміну в елементах пароводяного тракту котлів.



Практичні заняття

Розділ 2. Тема 2.1. Енергетичне паливо. Елементарний склад палива.

Практичне заняття 1.

 Види органічного палива.

 Якісна характеристика твердого палива.

 Горюча складова, баласт.



Практичне заняття 2.

 Якісна характеристика рідкого палива.

 Якісна характеристика газового палива.

 Горюча складова.



Розділ 2. Тема 2.3. Продукти згоряння органічною пали.

Практичне заняття 3.

 Визначення складу продуктів згоряння при стехіометричному співвідношенні.

 Ентальпія сухого повітря.

Практичне заняття 4.

 Визначення присмоків повітря по газовому тракту парового котла;

 Ентальпія продуктів згоряння в газовому тракті парового котла.

Розділ 2. Тема 2.4. Тепловий баланс і ККД парового котла.

Практичне заняття 5.

 Визначення основних складових втрат при експлуатації котла.

 Визначення втрат з відпрацьованими газами q2 .

Практичне заняття 6.

 Визначення втрат з хімічним недожогом q3, q4 .

 Визначення втрат з зовнішним охолодженням q5

 Визначення втрат з теплотою шлаків q6 .



Практичне заняття 7.

 Визначення ККД парового котла.

 Визначення витрати палива В і Вр .

Розділ 4. Тема. Теплова схема парового котла.

Практичне заняття 8.

 Рівняння матеріального балансу поверхонь нагріву.

 Рівняння теплового балансу поверхонь нагріву.

Практичне заняття 9.

 Приріст ентальпії робочого тіла в елементах пароводяного тракту котла.

 Розрахунок теплової схеми котла.

V. Методи навчаня та інформаційно-методичне забезпечення. Мова. Характеристика індивідуальних занять.

Для контролю засвоєння лекційного матеріалу по закінченні кожного розділу виконуються контрольні роботи.



Розділ 1. Паровий котел. Класифікація і типи парових котлів.

Контрольна робота 1.

Тема 1.1. Паровий котел в технологічній схемі генерації пари.

Тема 1.2. Класифікація парових котлів.

Тема 1.3. Конструктивні схеми парових котлів.

Тема 1.4. Поверхні нагріву парових котлів.

Розділ 2. Енергетичне паливо. Методи спалювання органічного палива.

Контрольна робота 2.

Тема 2.1. Енергетичне паливо. Елементарний склад палива.

Тема 2.2. Характеристика палива. Класифікація енергетичних палив.

Тема 2.3. Продукти згоряння органічного палива.

Тема 2.4. Тепловий баланс і ККД парового котла.

Контрольна робота 3.

Тема 2.5. Теоретичні основи процеса горіння органічного палива.

Тема 2.6. Шарове спалювання твердого палива. Шарові та шахтні топки.

Тема 2.7. Камерне спалювання органічного палива.

Тема 2.8. Спалювання в киплячому шарі.

Тема 2.9. Камерні топки. Спалювання газового, рідкого і твердого палива. Пальникові пристрої і їх компоновки. Аеродинаміка камерних топок.

Розділ 3. Гідродинаміка парових котлів.

Контрольна робота 4.

Тема 3.1. Гідродинаміка однофазного та двофазного робочого тіла в трубах. Гідравлічний

опір.


Тема 3.2. Гідродинаміка пароводяної суміші в парових котлах з природньою циркуляцією.

Тема 3.3. Надійність роботи контурів природньої циркуляції.

Тема 3.4. Примусовий рух води і пари в трубах котлів. Теплогідравлічні розвірки.

Тема 3.5. Гідравлічні схеми пароперегрівників. Вплив теплових розвірок на роботу ПП.

Тема 3.6. Регулювання температури перегретої пари.

Розділ 4. Теплова схема і компоновка парового котла та його елементів.

Контрольна робота 5.

Тема 4.1. Теплова схема парового котла.

Тема 4.2. Основні типи компоновок парових котлів. Компоновка топкових пристроїв.

Тема 4.3. Компоновка поверхонь нагріву. Екрани, фестони, ширми, змієвікові поверхні нагріву, повітропідігрівники.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ

ОСНОВНА ЛіТЕРАТУРА

  1. Парогенераторы : учебник для вузов /А.П. Ковалев, Н.С. Лелеев, Т.В. Виленский; под

общ. ред. А.П. Ковалева.  М.: Энергоиздат, 1985.  376 с., ил.

  1. Резников М.И., Липов Ю.М. Паровые котлы тепловых электростанций: Учебник для вузов.  Энергоиздат, 1981.  140 с., ил.

  2. Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П. Парогенераторы электростанций, М. Л., Энергия, 1966.  384 с. ил.

  3. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод. С.  П., 1998.  258 с.

  4. Орнатский А.П., Дашкиев Ю.Г., Перков В.Г. Парогенераторы сверхкритического давления. : вис. Школа, 1980.  287 с.

  5. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика, М. Госэнергоиздат, 1952.  568 с.

  6. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М., Энергоиздат, 1981.  417 с.

  7. Кирилов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам. М., Энергоиздат, 1984.  296 с.

  8. Рудин М.Г. Справочник нефтепереработчика. Л., Химия, 1989.  464 с.

  9. Бескоровайный Н.М., Калин Б.А., Платонов П.А. Конструкционные материалы ядерных реакторов. М..Энергоиздат, 1995.  704 с.

ДОДАТКОВА ЛІТЕРАТУРА


  1. Тельдешин Ю., Лесны Ю. Мир ищет энергию: пер. со словар. /Пер. Аркина М.Я.; под ред. Ю.А. Мазитова; Предисл Н.С. Лидоренко.  М/. Мир, 1981.  439 с. ил.

  2. Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности.  Л.: Энергия, 1968.  311 с., ил.

  3. Александров В.Г. Вопросы проектирования паровых котлов средней и малой производительности.  М.  Л.: Государственное энергетическое издат., 1960.  232 с. ил.

  4. Тепловой расчет котельного агрегата. Кафедральное учебное пособие (кафедра АЭС и ИТФ, НТУУ “КПИ”)/ Письменный Е.Н., Дашкиев Ю.Г.  1999.

  5. Мекляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ.  М.: Энергия, 1978.  281 с.

  6. Кроль Л.Б., Розенгауз И.Н. Конвективные элементы мощных котельных агрегатов.  М.: Энергия, 1976.  248 с.

  7. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегнаты /А.П. Волков и др.  М.: Энергоиздат, 1989.  272 с.

VІ. Методика оцінювання. Організація.

Методичні вказівки

Особливості вивчення дисципліни є тісна взаємодія з курсами “Тепло- і масообмін”, “Гідрогазодинаміка” та “Технічна термодинаміка”. В результаті розвитку теоретичних і експериментальних досліджень гідродинаміки та тепломасообміну рідини і газів докритичного і надкритичного стану були розроблені наукові основи побудови парових котлів.

Викладання матеріалу супроводжується показом відповідних таблиць та рисунків.

Рейтингова система оцінювання рівня підготовки студентів




Кількість

Кількість

балів за роботу

вчасно зроблену


Загальна

кількість

балів


  1. Практичні завдання

(самостійна робота)

  1. Практичні завдання

(аудиторні завдання)

  1. Лабораторні роботи

  2. Модульні контрольні роботи

  3. Екзамен

14
14
9

4

1



1
1
1,3

5

40



14
14
12

20

40



6. Всього







100








База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка