Программное обеспечение теплотехнического расчета

конвективного котла-утилизатора

Разработчик: Гурин И.А.Группа: Мт-490503Руководители: Лавров В.В., Гольцев В.А.

Екатеринбург2012

Цель работы

Целью данной работы является создание программного продукта, которое позволит рассчитывать основные типы конвективных котлов-утилизаторов с заданием основных параметров и характеристик, представлять пользователю результаты расчета в численном и графическом виде, создавать и распечатывать отчет.

Описание агрегата

Котел-утилизатор – это теплообменное устройство, предназначенное для передачи энергии тепла выхлопных газов или пара в теплую воду или пар. Агрегат использует теплоту отходящих газов в цветной металлургии, в мартеновских печах и различных нагревательных печей.Котлы утилизаторы позволяют получать:• горячую воду – применяются на объектах, испытывающих потребность в горячей воде и позволяют оптимизировать затраты на тепло, используя на полезные нужды тепло уходящих выхлопных газов котельных или газопоршневых электростанций;• пар – применяются на объектах, использующих большое количество пара в технологических нуждах.

Схема котла-утилизатора

1 – предвключенная испарительная секция; 2 – пароперегреватель;3 – испарительные секции; 4 – водяной экономайзер;

5 – барабан-сепаратор; 6 – циркуляционный насос; 7 – опускной коллектор; 8 – подъемный коллектор

Модель и принцип расчета• Исходные данные для расчета: температура входящих газов, расход

и состав отходящих газов перед котлом-утилизатором, температура питательной воды, продувка и давление получаемого пара.

• Сначала по расходу и температуре отходящих газов выбирают требуемый тип котла-утилизатора, причем при выборе необходимо обратить внимание и на давление вырабатываемого пара. Выбор производят таким образом, чтобы заданные значения расхода и температуры дымовых газов не превышали значений, приведенных в технической характеристике для выбранного агрегата.

• Следующими этапами расчета являются расчет теплопередачи в отдельных элементах котла-утилизатора, определение температуры перегретого пара и паропроизводительности котла.

Проверка расчета в MS Office ExcelДля проверки правильности работы алгоритма расчета программы и для отработки методики расчета в рамках проекта создан расчетный файл с помощью MS Office Excel.

Этапы проектирования ПО

• Реализация расчетного модуля в виде динамически подгружаемой библиотеки и клиентского модуля в среде программирования Visual Studio 2010;

• создание дистрибутива программы;• создание функциональной диаграммы BPWin;• создание диаграмм внешних функций в программе MS

Visio;• проектирование архитектуры программного

обеспечения;• реализация справочной системы программного

обеспечения с использованием пакета Help & Manual 5.

Функциональное моделирование

Архитектура программного обеспеченияДля выполнения каждой отдельной функции программы создается свой модуль, который взаимодействует с другими модулями через определенный интерфейс.

Спецификация внешних функцийВнешнее описание ПС играет роль точной постановки задачи, решение которой должно обеспечить разрабатываемое ПС. Более того, оно должно содержать всю информацию, которую необходимо знать пользователю для применения ПС. Оно является исходным документом для трех параллельно протекающих процессов: разработки текстов (конструированию и кодированию) программ, входящих в ПС, разработки документации по применению ПС и разработки существенной части комплекта тестов для тестирования ПС.

Создание дистрибутиваДля установки файлов программы на компьютер пользователя был создан дистрибутив. Дистрибутив создан с помощью Inno Setup.

Результатом работы программы является установочный файл setup.exe. Установка программы дает возможность быстрого начала работы с программой, а также позволяет быстро удалить ее с компьютера пользователя.

Демонстрация работы ПО

Анализ результатов расчетаДля анализа было сделано несколько вариантов расчета. Рассмотрим вариант работы котла-утилизатора при повышенной температуре входящих газов 900⁰С и расходе 55000 м3/ч для агрегатов КУ-40 и КУ-60.

По результатам расчета можно сделать следующие выводы:• температура отходящих газов в котле-утилизаторе КУ-40 248⁰С, а в КУ-60 – 243⁰С. Температуры отходящих газов в обоих агрегатах примерно одинаковые, это говорит об одинаковой утилизации тепла в обоих агрегатах.• температура получаемого пара в котле-утилизаторе КУ-40 382⁰С, а в КУ-60 – 417⁰С. Таким образом, КУ-60 позволяет получать пар более высокой температуры. Это обусловлено большими размерами поверхности нагрева в пароперегревателе;• паропроизводительность в котле-утилизаторе КУ-40 4,45 кг/с, а в КУ-60 – 4,38 кг/с. Паропроизводительность отличается незначительно;• котел-утилизатор КУ-40 работает в перегруженном режиме, из-за чего происходит ускоренный режим старения всех частей агрегата. Котел-утилизатор КУ-60 работает в недогруженном режиме, это благоприятный для агрегата режим. С экономической точки зрения применение агрегата КУ-60 более оправдано при температуре входящих газов 900⁰С.

Анализ результатов расчетаРассмотрим вариант работы котла-утилизатора при пониженной температуре входящих газов 600⁰С и расходе 55000 м3/ч для агрегатов КУ-40 и КУ-60.

По результатам расчета при разных температурах дымовых газов можно сделать следующие выводы:• паропроизводительность в котле-утилизаторе КУ-40 2,48 кг/с, а в КУ-60 – 2,46 кг/с. Паропроизводительность отличается незначительно. При снижении температуры дымовых газов с 900⁰С до 600⁰С паропроизводительность снижается практически в 2 раза. Таким образом, котел-утилизатор эффективно работает при температуре дымовых газов 600-900⁰С. При более высокой температуре значительно снижается межремонтный цикл работы агрегата, а при более низкой температуре агрегат становится неэффективным;• температура получаемого пара снижается при уменьшении температуры дымовых газов. Колебание температуры получаемого пара составляет до 30⁰С при изменении температуры от 600⁰С до 900⁰С.

Заключение

В ходе работы было создано программный продукт «Котел-утилизатор». Данное программное средство позволяет решить задачу поверочного расчета конвективного котла-утилизатора.Разработанное программное средство отвечает всем задачам, определенным в начале проектирования, обеспечивает заданную функциональность.Проведенные тестовые расчеты показали, что рассчитанные в программе данные соответствуют данным расчета, которые получаются в файле MS Office Excel. Таким образом, поставленная в начале проектирования цель достигнута.