Энтальпия продуктов сгорания

t
Топка α=1,1	I кот.пуч. α=1,15	II кот.пуч. α=1,25	вод.экон. α=1,35
Н	ΔН	Н	ΔН	Н	ΔН	Н	ΔН
			1572,5	3234,8	1634,25	3361,2	1757,75		1881,25	3866,8
			4807,3	3409,4	4995,45	3541,1	5371,75	3804,5	5748,05	4067,9
			8216,7	3568,9	8536,55	3706,85	9176,25	3982,75	9815,95	4258,65
			11785,6	3762,8	12243,4	3903,7		4185,5	14074,6	4467,3
			15548,4	3872,6	16147,1	4019,4	17344,5		18541,9	4606,6
				3955,4	20166,5	4101,1	21657,5	4401,5	23148,5	4698,9
			23376,4	4072,3	24270,6	4224,95		4530,25	27847,4	4835,55
			27448,7	4132,3	28495,55	4284,95	30589,25	4590,25	32682,95	4898,55
				4041,5	32780,5	4117,753	35179,5	4270,25	37578,5	4422,75
			35622,5	-	36898,3	-	39449,75	-	42001,25	-

3.2. Тепловой баланс котла

Располагаемое тепло на 1 м³ газообразного топлива

;

где - сухая масса газообразного топлива, кДж/м³;

- тепло, внесенное поступающим в котельный агрегат воздухом при подогреве последнего вне агрегата отборным паром, отработанным теплом и т.п.;

- физическое тепло топлива.

Для газообразного топлива кДж/м³.

Потери тепла с уходящими газами

, %

Энтальпия уходящих газов 2983 кДж/м³.

Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха определяется по формуле:

кДж/м³

где с_хв – теплоемкость воздуха, с_хв = 1,34 кДж/кг.^оС;

t_хв – температура воздуха, t_хв =30 ^оС.

- Потери тепла от химической неполноты сгорания при сжигании газообразных топлив в котлах низкого давления %.

- Потери тепла от механической неполноты сгорания при сжигании газообразных топлив .

- Потери тепла от наружного охлаждения определяются по табл. 2.2 или по рис. 2.1; q₅ = 2,9%.

- Потери с физическим теплом шлаков q₆ = 0.

Коэффициент полезного действия котла (брутто) определяется по формуле:

=100-(q₂+ q₃+ q₄+q₅ + q₆),%

=100-(7,069+0,5+0+2,9+0)=89,531%

Коэффициент сохранения тепла:

Тепло полезно отданное в котле:

, кВт;

где D_нп – количество выработанного насыщенного пара, отданного помимо пароперегревателя с энтальпией h_нп; расход пара D_нп = 1,1 кг/с.

D_пр - расход воды на продувку котла с энтальпией при ее кипении h_кип;

, кг/с.

где П – процент продувки, % (согласно заданию П = 2,6 %).

Энтальпия насыщенного пара определяется по давлению в барабане котла;

= 666,2 ккал/кг·4,19 =2791,378 кДж/кг.

Энтальпия питательной воды h_пв =102,3 ккал/кг.4,19 = 428,637 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды определяется по давлению в барабане котла;

= 197,3 ккал/кг·4,19 = 826,687 кДж/кг.

=1,11(2791,378 -428,637)+0,02886(826,687 -428,637)=2633,95 кДж/с

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:

Для газообразных топлив расчетный расход топлива В_р = В.

3.3. Тепловой расчет топки

Поверочный тепловой расчет топки заключается в определении температуры газов на выходе из топки для существующей конструкции топки котла.

Температура газов на выходе из топки определяется по формуле:

, ^оС.

Определение адиабатической температуры горения Т_а.

Предварительно определяется полезное тепловыделение в топке для котлов низкого давления:

кДж/кг;

кДж/кг;

где =1,1.

По известному значению Q_т, по Н-θ диаграмме, при принятом α_г находим

= 1880 ^оС.

Адиабатическая температура горения:

Определение средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания 1 кг топлива Vс_ср производится по формуле:

Предварительно принятая температура газов на выходе из топки ^оС, энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки по Н-θ диаграмме кДж/кг.

Определение ограждающей поверхности стен топочной камеры Fст.

Данная часть расчета осуществляется по чертежам котла.

, м².

- сечения камеры горения,

- сечения камеры догорания,

F_ст = F_ср.

Определение параметра распределения температур по высоте топки.

Параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки.

При сжигании мазута и газа

М = 0,54 – 0,2Х_т; Х_т = h_г / Н_т.

где h_г = 0,675 м;

Н_т = 1,5 м.

М = 0,54 – 0,2(0,675/1,5)=0,45

Рис. 3.1. Схема определения Х_т

Определение среднего коэффициента тепловой эффективности экранов ψ_ср.

где , в котором - угловой коэффициент, определяемый по рис. 3.2.[1](такие сноски везде ставить где есть ссылка на рис из методы)

Коэффициент , учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхности, принимается по табл. 3.1.

Определение степени черноты топки а_Т.

Степень черноты экранированных камерных топок определяется по формуле:

.

При сжигании газообразного топлива эффективная степень черноты факела определяется по выражению:

,

где а_св и а_г – степень черноты факела при заполнении всей топки, соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами.

; ;

m – коэффициент усреднения, зависящий от теплонапряжения топочного объема (для газа m = 0,1).

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяется по формуле:

- температура газов на выходе из топки, К ( = 1373);

- суммарная объемная доля трехатомных газов для топок, работающих без наддува (r_п=r_RO2 + r_H2O=0,272);

Р_n - давление в топке(P_n = P ^. r_п = 0,1 ^. 0,272=0,0272МПа)

S – Эффективная толщина излучающего слоя в топке ( м)

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

, ;

где С^р/Н^р – углеводородное число, являющееся соотношением содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.

.

Коэффициент ослабления лучей равен:

Степень черноты факела при заполнении всей топки светящимся пламенем:

Степень черноты факела при заполнении всей топки несветящимися трехатомными газами:

Эффективная степень черноты факела:

Степень черноты экранированных камерных топок:

Температура газов на выходе из топки:

3.4. Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла

Основными уравнениями при расчете конвективного теплообмена являются:

Уравнение теплопередачи , кВт;

Уравнение теплового баланса , кВт.

Расчет считается завершенным при или

;

где F – расчетная поверхность нагрева газохода, F = 55,7 м²;

- величина присоса холодного воздуха в газоход (табл. 1.4), = 0,05.

Расчет сводим в таблицу, изначально задаемся двумя температурами на выходе из газохода (500 ^оС, 600 ^оС).

Если баланса равенства не будет , то искомую температуру находим графоаналитически по Н- θ диаграмме.

Наименование величины	Расчетные формулы	Раз- мерность	Температура за I кот.пучком
Расчетная поверхность нагрева газохода, F	по табл. 4.1	м^2	55,7	55,7
Диаметр труб, d	согласно задания	м	0,051	0,051
Поперечный шаг труб, S1	согласно задания	м	0,11	0,11
Продольный шаг труб, S2	согласно задания	м	0,1	0,1
Относительный поперечный шаг	S1/d	-	2,16	2,16
Относительный продольный шаг	S2/d	-	1,96	1,96
Площадь живого сечения газохода, Fж	Fж = ab – ndl = 2,27.2,66 – 9.0,051.2,4	м^2	1,24	1,24
Расчетный расход топлива, Вр	предыдущий расчет	м^3/с	0,0839	0,0839
Коэффициент сохранения теплоты, φ	предыдущий расчет	-	0,969	0,969
Присосы в первом газоходе, Δα	по табл. 1.4	-	0,05	0,05
Температура газов перед пучком,	предыдущий расчет	^оС
Энтальпия газов перед пучком, Н^I	по Н- θ диаграмме	кДж/м^3
Энтальпия газов за пучком, Н^I^I	по Н- θ диаграмме	кДж/м^3	8536,55	10416,7
Кол-во теплоты переданное газами по ур-ю теплового баланса	Qб = Вφ (Н^I – Н^II + Δα.Н^0хв)	кВт	972,76	820,15
Средний температурный напор, Δtср	Δtср = Jср- tн	^оС	612,5	662,5
Средняя температ +ура газов, Jср		^оС	807,5	857,5
Температура охлаждающей среды, tн	по номограмме	^оС
Средняя скорость газов в газоходе, Wср	, объем дымовых газов Vг = 11, 672м^3/м^3	м/с	3,11	3,26
Коэффициент конвекции, ак	ак = ансsсzсф	Вт/м^2К	32,01	32,7763
Номинальный коэффициент конвекции, ан	по номограмме рис. 4,1	Вт/м^2К
Поправка на шаг труб, сs	по номограмме рис. 4,1	-
Поправка на число рядов в глубину пучка, сz	по номограмме рис. 4,1	-	0,97	0,97
Поправка на температуру факела, сф	по номограмме рис. 4,1	-	1,1	1,09
Коэффициент излучением, ал	ал = ансга	Вт/м^2К	38,578	49,921
Температура загрязненной стенки, tз	вычисляется для определения ан и коэффициента сг, tз = tн + Δt; Δt – при сжигании газа принимается 25 ^оС	^оС
Номинальный коэффициент конвекции, ан	по номограмме рис. 4.4	Вт/м^2К
Поправка на температуру стенки, сг	по номограмме рис. 4.4	-	0,96	0,97
Степень черноты потока, а	предыдущий расчет (а = ат)	Вт/м^2К	0,705	0,705
Коэффициент теплопередачи, k	k = ψξ (ак + ал), ψ =0,85, ξ =1	Вт/м^2К	59,999	70,293
Количество теплоты переданное газами по уравнению теплопередачи, QТ	QТ = kFΔtср	кВт	2046,94	2593,89

Расчетная температура за I кот. пучком J _р = 346

Наименование величины	Расчетные формулы	Раз- мерность	Температура за I кот.пучком
Расчетная поверхность нагрева газохода, F	по табл. 4.1	м^2	43,3	43,3
Диаметр труб, d	согласно задания	м	0,051	0,051
Поперечный шаг труб, S1	согласно задания	м	0,11	0,11
Продольный шаг труб, S2	согласно задания	м	0,1	0,1
Относительный поперечный шаг	S1/d	-	2,16	2,16
Относительный продольный шаг	S2/d	-	1,96	1,946
Площадь живого сечения газохода, Fж	Fж = ab – ndl = 0,358.2,66 – 9.0,051.2,4	м^2	0,83	0,83
Расчетный расход топлива, Вр	предыдущий расчет	м^3/с	0,0839	0,0839
Коэффициент сохранения теплоты, φ	предыдущий расчет	-	0,969	0,969
Присосы в первом газоходе, Δα	по табл. 1.4	-	0,1	0,1
Температура газов перед пучком,	предыдущий расчет	^оС
Энтальпия газов перед пучком, Н^I	по Н- θ диаграмме	кДж/м^3
Энтальпия газов за пучком, Н^I^I	по Н- θ диаграмме	кДж/м^3
Кол-во теплоты переданное газами по ур-ю теплового баланса	Qб = Вφ (Н^I – Н^II + Δα.Н^0хв)	кВт	226,62	74,51
Средний температурный напор, Δtср	Δtср = Jср- tн	^оС
Средняя температ +ура газов, Jср		^оС
Температура охлаждающей среды, tн	по номограмме	^оС
Средняя скорость газов в газоходе, Wср	, объем дымовых газов Vг = 12,382 м^3/м^3	м/с	2,49	2,72
Коэффициент конвекции, ак	ак = ансsсzсф	Вт/м^2К	29,5074	30,9624
Номинальный коэффициент конвекции, ан	по номограмме рис. 4,1	Вт/м^2К
Поправка на шаг труб, сs	по номограмме рис. 4,1	-
Поправка на число рядов в глубину пучка, сz	по номограмме рис. 4,1	-	0,97	0,97
Поправка на температуру факела, сф	по номограмме рис. 4,1	-	1,17	1,14
Коэффициент излучением, ал	ал = ансга	Вт/м^2К	17,766	22,172
Температура загрязненной стенки, tз	вычисляется для определения ан и коэффициента сг, tз = tн + Δt; Δt – при сжигании газа принимается 25 ^оС	^оС
Номинальный коэффициент конвекции, ан	по номограмме рис. 4.4	Вт/м^2К
Поправка на температуру стенки, сг	по номограмме рис. 4.4	-	0,9	0,925
Степень черноты потока, а	предыдущий расчет (а = ат)	Вт/м^2К	0,705	0,705
Коэффициент теплопередачи, k	k = ψξ (ак + ал), ψ =0,85, ξ =1	Вт/м^2К	40,18	45,164
Количество теплоты переданное газами по уравнению теплопередачи, QТ	QТ = kFΔtср	кВт	135,704	250,317

Расчетная температура за II кот. пучком J _р = 234

3.5. Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для снижения температуры уходящих газов, а следовательно, для повышения кпд котельной установки.

Скорость газов в экономайзере принимают в пределах 6...9м/с, но не менее 3м/с. Скорость воды в трубах может изменяться в пределах 0,3... 1,5м/с.

5.1. По известным энтальпиям газов на входе в экономайзер (Н'), и на выходе из него, определяют тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса.

, кВт

кВт

Температура воды на выходе из экономайзера:

где температура воды на входе в экономайзер = 102 °С,

теплоемкость воды = 4,19кДж/кг*^оС;

Количество воды проходящей через экономайзер :

=1,11+0,02886=1,13886

- расход насыщенного пара = 1,11 кг/с,

- расход продувочной воды = 0,02886 кг/с.

Для чугунного экономайзера температура воды на выходе из экономайзера должна быть не менее чем на 20 °С ниже температуры насыщения (для избежания кавитации). < 177,3 °С.

Среднюю разность температур определяется как среднеарифметическая величина:

Среднюю скорость газов в экономайзере рассчитывают по выражению:

При этом живое сечение экономайзера () выбирают таким образом (набирая различное количество труб в горизонтальном ряду), чтобы скорость была в пределах 6...9 м/с. Здесь m - число труб в горизонтальном ряду, сечение труб в горизонтальном ряду f_э = 0,088 м².

После этого определяем расчетную поверхность нагрева экономайзера:

Коэффициент теплопередачи (k, Вт/(м²*^оС)) определяется по рисунку 6.1.

Число горизонтальных рядов определяется по формуле:

где поверхность нагрева одной трубы определяется из таблицы 6.1 (h_э =2,18м²).

Дата добавления: 2015-08-05