3.3 Расчет энтальпий по газоходам
Энтальпия теоретически необходимого количества
воздуха при температуре
, °С
[1, п.4-06]:
Энтальпия газов при коэффициенте
избытка воздуха
и
температуре
, °С [1, п.4-06]:
Энтальпия дымовых газов на 1м3
сожженного топлива [1, п.4-06]:
.
Энтальпии 1кг влажного воздуха
,
углекислого газа
, азота
, водяных
паров
определяются
по рекомендациям [1, таблица XIV].
Поскольку энтальпии воздуха и
продуктов сгорания определяются температурами, то они подсчитываются при
различных температурах в диапазоне от 100 до 2200°С, а результаты оформим в виде табл. 3.2.
Таблица 3.2
Энтальпии продуктов сгорания (
-таблица)
|
t, 0С |
I0.г |
I0.в |
|
|||||||||
|
|
|
|
Топка и фестон |
КПП II |
КПП I |
ЭК |
ВП |
|||||
|
|
|
|
α˝т=1,02 |
α˝КПП2=1,035 |
α˝КПП1=1,05 |
α˝эк=1,13 |
α˝эк=1,19 |
|||||
|
|
|
|
Н |
dH |
Н |
dH |
Н |
dH |
Н |
dH |
Н |
dH |
|
100 |
1594,9 |
1419,5 |
|
|
|
|
|
|
1779,4 |
1779,4 |
1864,6 |
1864,6 |
|
200 |
3227,6 |
2856,2 |
|
|
|
|
|
|
3598,9 |
1819,5 |
3770,2 |
1905,7 |
|
300 |
4909,7 |
4311,0 |
|
|
|
|
|
|
5470,2 |
1871,3 |
5728,8 |
1958,6 |
|
400 |
6630,7 |
5797,9 |
|
|
|
|
|
|
7384,4 |
1914,3 |
7732,3 |
2003,5 |
|
500 |
8401,8 |
7327,6 |
|
|
|
|
8768,2 |
1847,6 |
9354,4 |
1970,0 |
|
|
|
600 |
10220,1 |
8878,7 |
|
|
|
|
10664,0 |
1895,8 |
11374,3 |
2019,9 |
|
|
|
700 |
12082,1 |
10472,6 |
|
|
12448,7 |
1917,8 |
12605,7 |
1941,7 |
|
|
|
|
|
800 |
13976,3 |
12077,2 |
14217,9 |
1926,3 |
14399,0 |
1950,4 |
14580,2 |
1974,4 |
|
|
|
|
|
900 |
15915,7 |
13724,5 |
16190,2 |
1972,3 |
16396,1 |
1997,1 |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
17884,1 |
15382,6 |
18191,8 |
2001,5 |
18422,5 |
2026,4 |
|
|
|
|
|
|
|
1100 |
19865,4 |
17062,1 |
20206,6 |
2014,9 |
20462,5 |
2040,0 |
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
21884,9 |
18762,9 |
22260,2 |
2053,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1300 |
23862,6 |
20474,5 |
24272,1 |
2011,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1400 |
25915,4 |
22207,4 |
26359,6 |
2087,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
27987,2 |
23951,1 |
28466,2 |
2106,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1600 |
30075,0 |
25705,4 |
30589,2 |
2122,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1700 |
32187,2 |
27459,8 |
32736,4 |
2147,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1800 |
34305,4 |
29224,8 |
34889,9 |
2153,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1900 |
36428,1 |
31011,3 |
37048,3 |
2158,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
38566,5 |
32797,7 |
39222,5 |
2174,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2100 |
40716,5 |
34594,8 |
41408,4 |
2185,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2200 |
42869,4 |
36392,0 |
43597,2 |
2188,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Определение КПД и расхода топлива
Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступлением в котел количеством тепла и суммой полезного использования тепла Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6. На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.
Тепловой баланс составляется применительно к
установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг жидкого топлива при
С
и 101,3кПа [1, п.5-01]
,
,
где Qр
- располагаемое тепло топлива,
;
- теплота,
внесенная в котельный агрегат горячим воздухом, подогретым вне агрегата,
.
В нашем случае равна 0.
- тепло, внесенное
в топку паровым дутьем (“форсуночным” паром),
.
В нашем случае равна 0.
Q1
- полезно использованное тепло,
;
Q2
- потери тепла с уходящими газами,
;
Q3
- потери тепла химическим недожогом,
;
Q4
- потери тепла механическим недожогом,
;
Q5
- потери тепла от наружного охлаждения через ограждающие стенки газоходов
котла,
;
Q6
- потери тепла с физическим теплом шлака,
.
Результаты расчетов сведем в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Тепловой баланс котельного агрегата
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Располагаемая теплота топлива |
|
|
|
|
|
2 |
Температура уходящих газов |
|
|
|
|
|
3 |
Энтальпия уходящих газов |
|
|
|
|
|
4 |
Температура холодного воздуха |
|
|
|
|
|
5 |
Энтальпия теоретически необходимого холодного воздуха |
|
|
|
|
|
6 |
Потери теплоты от хим. недожога |
|
|
|
|
|
7 |
Потери теплоты от мех. недожога |
|
|
|
|
|
8 |
Потери тепла с физическим теплом шлаков |
|
|
|
|
|
9 |
Потеря теплоты с уходящими газами |
|
|
|
|
|
10 |
Потери теплоты от наружного охлаждения |
|
|
|
|
|
11 |
Сумма тепловых потерь |
|
|
|
|
|
12 |
КПД котла брутто |
|
|
|
|
|
13 |
Энтальпия перегретого пара |
|
|
|
|
|
14 |
Давление питательной воды |
|
|
|
|
|
15 |
Энтальпия питательной воды |
|
|
|
|
|
16 |
Величина непрерыв. продувки |
П |
% |
Задано |
4,0 |
|
17 |
Расход продувочной воды |
|
|
|
|
|
18 |
Давление в барабане |
|
|
|
|
|
19 |
Энтальпия воды в барабане |
|
|
|
|
|
20 |
Полезно использованное тепло |
|
|
|
|
|
21 |
Полный расход топлива |
В |
кг/с |
|
|
|
22 |
Расчётный расход топлива |
Вр |
кг/с |
|
|
5. Расчет топочной камеры
Задачей расчета топки является определение расчетных параметров работы топки в непроектных условиях при неизменной её конструкции: температуры газов на выходе из топки; лучистого тепла, воспринимаемого поверхностями нагрева топки; теплового напряжения топочного объема; теплового сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения, а также теплового напряжения стен топочной камеры.
Поверочный расчет топки проводится в следующем порядке:
- определяются конструктивные характеристики топки;
- рассчитываются (или принимаются по нормам) тепловые характеристики топки.
Следует отметить, что при определении некоторых из них, в частности, средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания и критерия поглощательной способности, необходимо уже знать температуру газов на выходе из топки. Поэтому этой температурой следует задаться;
рассчитывается температура газов на выходе из топки по формуле (или по номограмме) [1, номограмма 4], получаемое значение сравнивается с предварительно принятым. Если температура газов на выходе из топки, полученная расчетом или по номограмме, не будет отличаться от принятой ранее больше, чем на ± 100°С, то расчет на этом заканчивается и для последующих расчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки, определенное расчетом, либо по номограмме. В противном случае необходимо задаться другим значением температуры газов на выходе из топки, и повторить расчет.
определяется количество лучистого тепла, воспринимаемое поверхностями нагрева топки; тепловое напряжение сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения и тепловое напряжение стен топочной камеры.
Конструктивными характеристиками топки являются:
поверхность стен топочной камеры
;
сечение топки
;
объем топки
;
эффективная толщина излучающего слоя
.
Для более простого определения необходимо составить
эскиз топки в границах активного объема (по осям экранных труб) (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 Эскиз топки
Все перечисленные величины берутся по чертежам заданного котла:
Ширина топки:
м.
Глубина топки:
м.
Высота топки:
.
Высота задней стены топки:
м.
Высота фронтовой стены:
м.
Глубина потолка:
м.
Высота выходного газового окна:
м.
Высота выступа:
м.
Длина выступа:
м.
Высота первого яруса горелок:
м.
Высота второго яруса горелок:
м.
Таблица 5.1
Конструктивные характеристики топки
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозначение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Диаметр и толщина экранных труб |
|
|
|
|
|
2 |
Поверхность фронтовой стены |
|
|
|
|
|
3 |
Поверхность задней стены |
|
|
|
|
|
4 |
Площадь потолка |
|
|
|
|
|
5 |
Площадь выходного газового окна |
|
|
|
|
|
6 |
Поверхность боковой стенки |
|
|
|
|
|
7 |
Суммарная поверхность стен топки |
|
|
|
|
|
8 |
Площадь экранов топки |
|
|
|
|
|
9 |
Объём топки |
|
|
|
|
|
10 |
Эффективная толщина излучающего слоя объема топки |
|
|
|
|
|
11 |
Угловой коэффициент экранных стен топочной камеры |
|
|
|
|
|
12 |
Угловой коэффициент потолка |
|
|
|
|
|
13 |
Угловой коэффициент выходного газового окна |
|
|
|
|
|
14 |
Коэффициент загрязнения |
|
|
|
|
|
15 |
Коэффициент тепловой эффективности экранных стен топочной камеры |
|
|
|
|
|
16 |
Коэффициент тепловой эффективности потолка |
|
|
|
|
|
17 |
Коэффициент тепловой эффективности выходного газового окна |
|
|
|
|
|
18 |
Суммарный коэффициент тепловой эффективности |
|
|
|
|
Таблица 5.2
Поверочный тепловой расчёт топки
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозначение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Присос воздуха в системе пылеприготовления |
|
|
|
|
|
2 |
Температура горячего воздуха |
|
|
|
|
|
3 |
Энтальпия холодного воздуха |
|
|
|
|
|
4 |
Энтальпия горячего воздуха |
|
|
|
|
|
5 |
Тепло, вносимое в топку воздухом |
|
|
|
|
|
6 |
Полезное тепловыделение |
|
|
|
|
|
7 |
Адиабатная температура горения |
|
|
|
|
|
8 |
Предварительная температура продуктов сгорания на выходе из топки |
|
|
|
|
|
9 |
Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки |
|
|
|
|
|
10 |
Коэффициент сохранения тепла |
|
|
|
|
|
11 |
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1м3 газообразного топлива |
|
|
|
|
|
12 |
Коэффициент тепловой эффективности экрана |
|
|
|
|
|
13 |
Критерий Больцмана |
|
|
|
|