Методика теплотехнических расчетов профессора М.Б. Равича

Техника теплотехнических расчетов, базируясь на основных уравнениях, может развиваться в направлении их уточнения путем введения новых дополнительных факторов или в направлении упрощения расчета для облегчения применения его в инженерной практике. Последнее направление весьма перспективно, если оно не искажает сущности рассчитываемых физических процессов и обеспечивает необходимую точность решения практических вопросов. Российскими учеными создан ряд упрощенных методик теплотехнических расчетов.

Опыт работы различных наладочных организаций и исследовательских институтов, выполнивших за последние годы большое число испытаний котельных агрегатов, показал, что при сжигании газообразного и жидкого топлива обработку результатов эксплуатационных испытаний целесообразно производить по упрощенной методике, разработанной проф. М. Б. Равичем.

В основу упрощенной методики положены более стабильные характеристики, чем теплота сгорания топлива, которая испытывает заметные колебания при изменении элементарного состава горючей массы топлива. При расчете по упрощенной методике используются следующие характеристики:

1) максимальная температура t_макс, развиваемая при полном сгорании топлива в теоретических условиях, т.е. при коэффициенте избытка воздуха, равном единице, без потерь теплоты (жаропроизводительность топлива);

2) количество теплоты , приходящееся на 1 м³ (при нормальных условиях) сухих продуктов горения, выделяющееся при полном сгорании рабочего топлива в теоретически необходимом количестве воздуха;

3) отношение В объемов сухих и влажных продуктов горения в теоретических условиях;

4) изменение h объема сухих продуктов горения в реальных условиях по отношению к объему сухих продуктов горения в теоретических условиях.

При обработке результатов испытаний по упрощенной методике не требуется определения теплоты сгорания топлива, что значительно сокращает время испытаний и обработки опытных данных. Так как упрощенная методика базируется на обобщенных константах продуктов горения, определение их состава должно выполняться тщательно.

Составление теплового баланса и расчет отдельных потерь теплоты производятся в следующем порядке.

1. По результатам анализа продуктов горения, полученным с помощью газоанализатора, определяется содержание :

при неполном горении

при полном горении

Если вид топлива известен, то полученное по анализу продуктов горения значение сравнивается с табличными данными (табл.1). Заметное расхождение между значениями , подсчитанными по анализу продуктов горения, и табличными данными (более 0,3 %) указывает на ошибку анализа или на отклонение состава сжигаемого топлива от усредненных данных.

2. Определяется коэффициент, показывающий увеличение объема продуктов горения вследствие содержания в них избыточного воздуха по отношению к объему сухих продуктов горения в теоретических условиях:

где – максимальное суммарное содержание в сухих газах CO₂ и SO₂ (SO₂ образуется только при сжигании сернистых топлив); значение для природного газа, мазута и других газов приведено в приложении 1;

RO₂, СО, СН₄ – суммарное содержание сернистого ангидрида и углекислого газа, содержание оксида углерода и метана в сухих продуктах горения по данным анализа газоанализатором при испытании, %.

3. Подсчитывается потеря теплоты с уходящими газами (в процентах):

если h > 1,

;

если h < 1,

,

где – средняя температура уходящих газов по данным измерений при испытании, °С;

– средняя температура воздуха, забираемого вентилятором, а при его отсутствии температура воздуха, поступающего в горелки, по данным измерений при испытании, °С;

– жаропроизводительность топлива, принимается по данным приложения 1;

l – коэффициент, характеризующий отношение произведения действительного объема воздуха, поданного в топку, и его удельной теплоемкости к произведению объема продуктов горения и их удельной теплоемкости (принимается для природного газа 0,85, а для жидкого топлива и нефтяных газов – 0,9);

В – коэффициент, показывающий отношение объема сухих продуктов к объему влажных продуктов горения в теоретических условиях, принимается по приложения 1;

C' – поправочный коэффициент, показывающий отношение средневзвешенной удельной теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0 °С до t_ух к их средневзвешенной удельной теплоемкости в температурном интервале от 0 °С до t_макс, принимается по данным приложения 2;

К – поправочный коэффициент, показывающий отношение средней удельной теплоемкости воздуха в температурном интервале от 0 °С до t_ух к средневзвешенной удельной теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0 °С до t_макс, принимается по данным приложения 2.

4. Вычисляется потеря теплоты от химической неполноты горения (в процентах):

,

где – низшая теплота сгорания рабочего топлива, отнесенная к 1 м³ (при нормальных условиях) сухих продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива в теоретических условиях, принимается по данным приложения 1;

СО, Н₂, СН₄ – содержание оксида углерода, водорода и метана в уходящих продуктах горения по данным анализа, %.