СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
3. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива и к 1 м8 (при нормальных условиях) газообразного топлива.
Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева (значения коэффициента избытка воздуха после поверхности нагрева берутся из табл. 1). Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхностей нагрева, так как температуры эти неизвестны. В дальнейших расчетах при пользовании значениями энтальпии допускается линейная интерполяция в интервале температур 100 К. Поэтому при расчетах энтальпии интервал температур не должен быть более 100 К.
1. Эальпия теоретического объема воздуха (кДж/кг)
I°в =V° *(CӨ)В
где (CӨ)В —энтальпия 1 м3 воздуха (кДж/м3)
V° —теоретический объем воздуха необходимого для горения (м3/кг) 2. Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания (кДж/кг)
I°г =VRO2 *(CӨ)RO2 +V°N2 *(CӨ)N2 +V°H2O *(CӨ)H2O
где (CӨ)RO2 ,(CӨ)N2 ,(CӨ)H2O —энтальпия 1 м3 трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров (кДж/м3)
VRO2 ,V°N2,V°H2O —объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара (м3/кг)
3. Определить энтальпию избыточного количества воздуха (кДж/кг)
Iвизб =(α -1)* I°в
4. Энтальпия продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α > 1 (кДж/кг)
I = I°Г + IВизб
8
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Таблица 2. Энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг)
Поверхность |
Температура |
I°B |
I°Г |
IВизб |
I |
нагрева |
после |
|
|
|
|
|
поверхности |
|
|
|
|
|
нагрева (°С) |
|
|
|
|
Верх топочной |
2000 |
32676,62 |
38695,5 |
6535,32 |
45230,82 |
камеры |
1900 |
30890,8 |
36562,2 |
6178,16 |
42740,4 |
αт =1,2 |
1800 |
29105 |
34405,4 |
5821 |
40226,4 |
|
1700 |
27361,62 |
32283,78 |
5472,3 |
37756,1 |
|
1600 |
25629 |
30175 |
5125,8 |
35300,8 |
|
1500 |
23885,6 |
28071,8 |
4777,12 |
32848,92 |
|
1400 |
22142,3 |
25985,5 |
4428,5 |
30414 |
|
1300 |
20399 |
23919,52 |
4079,8 |
27999,32 |
|
1200 |
18708,8 |
21878,4 |
3741,76 |
25620,2 |
|
1100 |
17008 |
19881,32 |
3401,6 |
23283 |
|
1000 |
15307,2 |
17890 |
3061,44 |
20951,44 |
|
900 |
13659,55 |
15914,8 |
2731,91 |
18646,71 |
|
800 |
12054,42 |
13964,2 |
2411 |
16375,2 |
Конвективный |
1000 |
15307,2 |
17890 |
5357,52 |
23247,52 |
пучок |
900 |
13659,55 |
15914,8 |
4780,84 |
20695,64 |
αк =1,35 |
800 |
12054,42 |
13964,2 |
4219,05 |
18183,25 |
|
700 |
10438,7 |
12055,21 |
3653,5 |
15708,7 |
|
600 |
8844,2 |
10196,7 |
3095,47 |
13292,2 |
|
500 |
7294,24 |
8396,3 |
2553 |
10949,3 |
|
400 |
5772,1 |
6622 |
2020,2 |
8642,2 |
|
300 |
4294,52 |
4899,44 |
1503,1 |
6402,54 |
|
200 |
2838,21 |
3227,35 |
993,4 |
4220,75 |
Водяной |
400 |
5772,1 |
66,22 |
2597,44 |
9219,44 |
экономайзер |
300 |
4294,52 |
4899,44 |
1932,5 |
6831,94 |
αэ =1,45 |
200 |
2838,21 |
3227,35 |
1277,2 |
4504,55 |
|
100 |
1413,8 |
1592 |
636,21 |
2228,21 |
9
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
4.Тепловой расчет котельного агрегата
4.1.Тепловой баланс котла и расход топлива
1.Располагаемая теплота (кДж/кг)
Qрр =Qрн +iтл +Qф
где Qрн —низшая теплота сгорания рабочей массы (кДж/кг). (См. стр 4)
iтл —физическая теплота, внесенная топливом. Физическая теплота топлива учитывается только при его предварительном подогреве от постороннего источника теплоты (паровой подогрев мазута, паровые сушилки и т.п.). Для промышленных паровых и водогрейных котлов физическая теплота топлива учитывается только при сжигании мазута.
iтл=cтл *tтл =2.75*(130+273)=1108.25 кДж/кг
tтл —температура топлива tтл =130°С стл — удельная теплоемкость топлива
cтл =1,74+0,0025 tтл =1,74+0,0025(130+273)=2,75 кДж/(кг*К)
QФ — теплота, вносимая в агрегат через форсунку при паровом распиливании жидкого топлива
Qф =0,35*(iф –2520)=0,35*(2788,41–2520)=93,944 кДж/кг
где iф —энтальпия пара, расходуемого на распиливание топлива, определяется из таблиц для водяного пара по его параметрам, кДж/кг.
iф= 2788,41 кДж/кг при tпара =194 °С
Qрр =40280+1108,25+93,944=41482,2 кДж/кг
2. Потеря теплоты с уходящими газами
q2 =(Iух2 –αух*I°хв)*(100–q4)/QРР
где Iух —энтальпия уходящих газов, при соответствующих значениях αух и выбранной температуре уходящих газов (кДж/кг)
Iух =3366,38 кДж/кг при tух =150°С
I°хв —энтальпия теоретического объема холодного воздуха при tв =30°С
I°хв =39,8*V°=39,8*10,63=423,1 кДж/кг
αух —коэффициент избытка воздуха в уходящих газах сечении газохода после последней поверхности нагрева (по таб.1)
q4 —потеря теплоты от механической неполноты горения для мазута q4 =0
q2 =(3366,38 –1,46*423,1)*(100–0)/41482,2=6,63 %
10
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
3.Потерю теплоты от химической неполноты сгорания q3 =0,5 %
4.Потерю теплоты от наружного охлаждения
q5 =1,7 %
5. Полезную мощность парового котла (кВт)
Qпг =Dнп*(iнп –iпв)+0,01*р*Dнп*(iкип–iпв)
где Dнп —расход выработанного насыщенного пара Dнп =10 т/ч =2,78 кг/с
iпв ,iнп ,iкип —энтальпия питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла
iпв =436,2 кДж/кг при tпв =104°С iнп =2784,22 кДж/кг при tнп =194°С iкип =824,8 кДж/кг при tкип =194°С
р —непрерывная продувка парового котла р =3 %
Qпг =2,78*(2784,22–436,2)+0,01*3*2.78*(824.8–436.2)=6559.9 кВт
6.Потерю теплоты в виде физической теплоты шлаков и потерю от охлаждения балок и панелей топки, не включенных в циркуляционный контур котла q6 =0 %
7.КПД брутто парового котла из уравнения обратного теплового баланса
ηвр =100 –(q2+q3+q4+q5+q6) =100-(6,63+0,5+1,7+0)=91,17 %
8. Расход топлива, подаваемого в топку парового котла, из уравнения прямого теплового баланса
Впг= (Qпг *100)/(Qрр *η вр)=(6559,9*100)/(41482,2*91,17)=0,174 кг/с
9. Расчетный расход топлива для мазута
Вр = Впг=0,174 кг/с
10.Коэффициент сохранения теплоты
φ=1 –q5/(ηвр +q5)=1-1,7/(91,17+1,7)=0,982
11
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
4.2.Тепловой расчет топочной камеры
1.Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры θ˝т =1100°С
2.Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки для принятой в п.1 температуре (по таб. 2) I˝т =23283 кДж/кг
3.Полезное тепловыделение в топке (кДж/кг)
Qт =Qрр*(100 -q3 -q4 -q6)/(100 -q4) +Qв
где Qв —теплота, вносимая в топку воздухом
Qв =αт *I°хв =1,2 *423,1=507,72 кДж/кг
αт -коэффициент избытка воздуха в топке (по таб. 1)
Qт =41482,2*(100 –0,5 –0 –0)/(100 –0) +507,72= 41782,5 кДж/кг
4.Коэффициент тепловой эффективности экранов
ψ=х *ζ=0,88*0,55=0,484
х=0,88 при s/d=0.11/0.051=2.16 и l≥1.4*d (0.11≥1.4*0.051) [1] ζ=0,55
х -угловой коэффициент называется отношение количества энергии, посылаемой на облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене.
ζ –коэффициент учитывает снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой
5. Эффективная толщина излучающего слоя
s =3,6*Vт/Fст =3,6*17,14/41,47=1,488 м
где Vт —объем топочной камеры (м3) (См. стр 4)
Fст —поверхность стен топочной камеры (м2) (См. стр 4)
6. Коэффициент ослабления лучей. При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (kг) и сажистыми частицами (kc). (м*МПа)-1
12