Proiect instalatii - Sa se proiecteze un cazan de apa calda, care utilizeaza caldura reziduala a gazelor de ardere iesite din cuptoarele de preincalzire a semifabricatelor metalice

JUSTIFICARE

Intr-o intreprindere constructoare de masini se prelucreaza prin deformare plastica la cald, semifabricate metalice. Semifabricatele metalice se incalzesc inaintea procesului de deformare plastica, in cuptoare, venind in contact direct cu gazele rezultate din arderea gazului metan. Gazele parasesc cuptorul cu temperatura de aproximativ 500⁰C. Daca s-ar evacua in atmosfera, se incalca legea de protectie a mediului, deoarece pot produce poluare termica in zona. Intreprinderea isi propune utilizarea caldurii reziduale a gazelor de ardere pentru obtinerea de apa calda. Se realizeaza astfel o economie de combustibil ce ar fi trebuit ars pentru incalzirea apei. Din economia de combustibil se poate recupera partial costul cazanului de apa calda.

2. TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze un cazan de apa calda, care utilizeaza caldura reziduala a gazelor de ardere iesite din cuptoarele de preincalzire a semifabricatelor metalice. Cazanul este un schimbator de caldura, ce contine o multitudine de tevi prinse la fiecare capat in cate o placa metalica perforata si montate intr-o manta. Prin tevi va circula apa, iar printre tevi vor circula gazele. In proiect se utilizeaza notatiile urmatoare:

t_ia - temperatura apei reci (la intrarea in cazan);

t_fa - temperatura apei calde (la iesirea din cazan);

t_ig - temperatura gazelor calde (la intrarea in cazan);

t_fg - temperatura gazelor racite (la iesirea din cazan);

Apa este fluidul care circula prin tevi, iar gazele sunt fluidul care circula printre tevi. Proiectul cuprinde urmatoarele etape:

Calculul bilantului termic al cazanului;

Dimensionarea cazanului;

Calculul economic.

3. DATE DE PROIECTARE

Caldura specifica a apei c_apa=4.18 kj/kg^.grad;

Densitarea apei r_apa=1000 kg/m³.

4. BILANTUL TERMIC AL CAZANULUI

4.1. Caldura specifica a gazelor la intrarea in cazan

Se cunosc caldurile specifice ale gazelor la temperaturile de 200⁰C si de 600⁰C. Prin interpolare se calculeaza caldura specifica c_ig a gazelor la temperatura t_ig.

200⁰Cc₂₀₀

t_igc_ig=c₂₀₀+x

600⁰Cc₆₀₀

Deci, kj/(kg^.grad).

4.2. Caldura specifica a gazelor la iesirea din cazan

Se cunosc caldurile specifice ale gazelor la temperaturile de 200⁰C si de 600⁰C. Prin interpolare se calculeaza caldura specifica c_fg a gazelor la temperatura t_fg.

200⁰Cc₂₀₀

t_fgc_fg=c₂₀₀+y

600⁰Cc₆₀₀

Deci, kj/(kg^.grad).

4.3. Caldura cedata de gaze

.

4.4. Caldura preluata de apa

.

4.5. Cantitatea de apa care preia caldura

5. DIMENSIONAREA CAZANULUI DE APA CALDA

5.1. Suprafata de transfer termic

,

unde A - suprafata de transfer termic, respectiv suprafata tevilor prin care circula apa;

Dt_med - temperatura medie logaritmica calculata astfel:

⁰C.

.

5.2. Lungimea totala a tevilor de apa

5.3. Numarul total de tevi

Schimbatoarele de caldura sunt utilaje standardizate. In tabelul cu date de proiectare se prezinta valoarea standardizata a lungimii unei tevi. Deci, numarul de tevi este:

tevi.

5.4. Volumul tevilor

.

5.5. Debitul de apa

.

5.6. Timpul in care apa preia caldura de la gaze

.

6. CALCULUL ECONOMIC

6.1. Cantitatea de combustibil economisita intr-o ora

unde m_c - masa de combustibil ce ar trebui ars pentru obtinerea de apa calda.

6.2. Combustibilul economisit intr-un an

.

6.3. Costul combustibilul economisit

mii lei/an.

6.4. Investitia pentru cumpararea cazanului de apa calda

Se propune urmatoarea formula empirica pentru calculul investitiei, cunoscand cateva date constructive:

6.5. Timpul de recuperare a investitiei

ani.