ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА
1. Составление теплового баланса
Определение КПД по обратному балансу основано на измерении тепловых потерь котла. При составлении теплового баланса устанавливается соотношение между подведенной теплотой, потерями и полезно использованной теплотой в процессах получения пара и его перегрева.
Уравнение теплового баланса при работе котла на газообразном топливе записывается в виде
, (1)
где - располагаемая теплота на 1 м3 газообразного топлива; Q1 – полезно используемая теплота; Q2 – потеря теплоты с уходящими газами; Q3 - потеря теплоты с химической неполнотой сгорания топлива; Q5 – потеря теплоты через ограждения.
Из уравнения обратного баланса найдем удельные потери тепла, %:
(2)
где – удельное полезно использованное тепло (КПД: ), отнесенное к подведенному теплу, %; , , – удельные потери теплоты с уходящими газами, удельные потери теплоты с химической неполнотой сгорания топлива и удельные потери теплоты в окружающую среду через ограждения: .
КПД определится из уравнения (2) после расчетов , и :
.
2. Потери теплоты с уходящими газами
Наибольшей из потерь, как правило, является потеря теплоты с уходящими газами, %,
(3)
Здесь и - энтальпия уходящих газов и теоретического количества холодного воздуха (при температуре 30 °С) соответственно; - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах.
Расчетный коэффициент избытка воздуха aдля газовых топлив рассчитывают по формуле
, (4)
где О2 – содержание кислорода в уходящих газах, %.
Энтальпия уходящих газов рассчитывается на 1 м3 газообразного топлива и складывается из энтальпии теоретических продуктов сгорания и энтальпии избыточного воздуха, кДж/ м3:
. (5)
Здесь: – энтальпия теоретического объема продуктов сгорания, кДж/ м3, при температуре t , ºС, и – энтальпия теоретически необходимого объема воздуха, кДж/ м3 (определяются по табл. П.1 в соответствии с типом сжигаемого в котельной топлива).
3. Потери теплоты с химической неполнотой сгорания газа
Расчет потерь теплоты q3, %, производят по формуле
, (6)
где =12,6 МДж/м3 - теплота сгорания продуктов неполного горения, кДж/м3; СО – объемные содержания продуктов неполного сгорания топлива в сухих продуктах сгорания, %; Vс.г – объем сухих продуктов сгорания, м3/кг.
Объем сухих газов можно определить по формуле
(7)
(объемы сухих трехатомных газов и азота приведены в табл. П.1).
Химический недожог при сжигании газообразного топлива находится в диапазоне q3=0-0,5 %.
4. Потери теплоты в окружающую среду
Значение потерь теплоты от наружного охлаждения q5 составляет от 0,2 до 2,5 %. Определяется по рис. П.2 в зависимости от производительности котла и его нагрузки. При проведении испытаний котла величина q5 определяется из режимной карты котла в соответствии с его нагрузкой.
5. Определение коэффициента полезного действия котла и расхода топлива
Определение коэффициента полезного действия (КПД) котла проводят по уравнению (2), при известных значениях всех удельных потерь: , %.
Определение расхода газа для парового котла проводят по формуле
. (8)
Здесь - расход пара, кг/с; П – доля продувки, д.е.; – энтальпия насыщенного пара при давлении ( ) и температуре насыщенного пара ( ) в барабане котла, кДж/кг; – энтальпия питательной воды на входе в ВЭК (определяется расчетом по температуре питательной воды ), кДж/кг; – энтальпия кипящей воды при давлении в барабане , кДж/кг; – коэффициент полезного действия; в долях.
Определение расхода газа для водогрейного котла проводят по формуле:
. (9)
Здесь: Gв – расход воды через котел, кг/с; св – теплоемкость воды при среднем значении температуры, кДж/(кг×К); , – температура воды на входе и на выходе котла соответственно, °С; – коэффициент полезного действия (в долях).
После обработки результатов в соответствии с вышеописанной методикой полученные данные сводятся в единую таблицу.
В котлах сжигается природный газ (газопровод: Надым-Пунга-Н.Тура-Свердловск-Челябинск) со следующими характеристиками: элементный состав газа: СН4 - 98,67%; С2Н6 – 0,16%; С3Н8 - 0,08%; С4Н10 - 0,01%; СО2 - 0,08%; N2 – 1%; теплота сгорания при 0 °С и 101,3 кПа - 35590 .
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 148;